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AMS测定~(36)Cl研究灰岩的侵蚀速率

汪越  
【摘要】:~(36)Cl是一种长寿命放射性核素,它广泛存在于大气圈和岩石圈中。通过测定灰岩样品中的~(36)Cl含量,可以计算灰岩的侵蚀速率以及暴露年龄。但灰岩中的~(36)Cl含量很低,目前,加速器质谱(ANS)是测量灰岩中~(36)Cl的唯一有效的方法。研究不同环境下的侵蚀速率对科学和经济来说,都是很重要的。此研究方法可以推广到地壳的隆升和断代等,以及拓展加速器质谱(AMS)在环境样品中的应用。 灰岩中的~(36)Cl主要来源于以下几种反应: ~(40)Ca(n,2n3p)~(36)Cl;~(35)Cl(n,γ)~(36)Cl;~(40)Ca(μ,α)~(36)Cl。 在灰岩顶部数米范围内,前两种反应占主导地位。随着深度的增加,由~(40)Ca的负μ介子俘获反应产生的~(36)Cl的贡献会相应地增大。 地表灰岩中宇宙成因核素的浓度(N)要受到侵蚀(ε)的限制。对于侵蚀速率恒定的简单情况来说,宇宙成因核素~(36)Cl在灰岩表面中的浓度(N)由下列方程给出: 式中:N为经过暴露时间t时、灰岩表面以下深度z(米)处宇宙成因核素~(36)Cl的浓度(原子/克),λ为~(36)Cl的衰变常数(年~(-1)),ε为侵蚀速率(米/年),P(z)为~(36)Cl的总产生率(原子/(克·年))。据此,我们得到北京地区灰岩表面的侵蚀速率为(1.33±0.28)×10~(-5)米/年。 本论文研究内容主要包括以下五个部分:第一部分是侵蚀概述;第二部分是~(36)Cl的来源及利用~(36)Cl进行侵蚀速率计算的定量模型;第三部分是灰岩样品的采集和待测样品AgCl的制备,在此过程中主要是降低~(36)S的含量以减小在~(36)Cl测量过程中的干扰。同时,在AgCl样品制备的过程中需加适量的氯化物(NaCl)载体;第四部分是~(36)Cl的AMS测定。此工作是在中国原子能院串列加速器和日本Tsukuba大学的加速器上完成的;第五部分是结果与讨论。


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