[發明專利]一種獲得地殼氬同位素組成的方法

有效

• 申請號: 201810746114.9
• 申請日: 2018-07-09
• 公開（公告）號: CN108982558B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 師文貝;王非;楊列坤;吳林;張煒斌;王銀之
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01N23/05
• 分類號: G01N23/05
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 巴曉艷

1.一種獲得地殼氬同位素組成的方法，其特征在于，采用經歷緩慢冷卻的鉀長石樣品，通過質譜分析獲得所述鉀長石樣品的年齡譜并進行冷卻歷史模擬，將冷卻歷史的模擬結果結合³⁶Ar/⁴⁰Ar-³⁹Ar/⁴⁰Ar同位素相關曲線分析所述鉀長石樣品氬同位素組成隨溫度及時間的變化關系，通過所述鉀長石樣品氬同位素組成隨溫度及時間的變化關系獲得鉀長石樣品剝露冷卻過程中攜帶的地殼氬同位素特征；

所述³⁶Ar/⁴⁰Ar-³⁹Ar/⁴⁰Ar同位素相關曲線中的數據點與鉀長石年齡譜上的數據是一一對應的，所述³⁶Ar/⁴⁰Ar-³⁹Ar/⁴⁰Ar同位素相關曲線能夠反映鉀長石樣品氬同位素組成在初始氬⁴⁰Ar/³⁶Ar與放射性成因⁴⁰Ar/³⁹Ar之間的組成變化；

將冷卻歷史的模擬結果投影到對應³⁶Ar/⁴⁰Ar-³⁹Ar/⁴⁰Ar同位素相關曲線上，通過鉀長石樣品氬同位素隨溫度及時間的變化關系，獲得鉀長石樣品剝露冷卻過程中攜帶的地殼氬同位素特征；

并且，在獲得研究地區地溫梯度(℃/km)變化的情況下，溫度能夠轉換為深度參數；

在進行質譜分析之前，所述方法還包括鉀長石樣品的預處理步驟，該預處理步驟具體為：將巖石樣品粉碎至40-60目，經過浮選及雙目鏡下挑選獲得純凈的鉀長石顆粒；將純凈的鉀長石顆粒依次置于去離子水和丙酮中進行超聲清洗，之后烘干備用。

2.根據權利要求1所述一種獲得地殼氬同位素組成的方法，其特征在于，獲得鉀長石樣品年齡譜的方法為：

1)鉀長石樣品輻照處理：將鉀長石樣品和標準樣品分別用鋁箔包裹，置入真空石英玻璃管；將裝有鉀長石樣品和標準樣品的石英玻璃管包裹鎘皮后置入鋁罐，焊嚴后送入原子能反應堆進行快中子輻照，經過³⁹K(n,p)³⁹Ar反應形成³⁹Ar；

2)獲得鉀長石樣品⁴⁰Ar/³⁹Ar年齡譜：將經過快中子輻照后的樣品置入質譜分析系統，經過氣體萃取、純化以及質譜分析獲得鉀長石樣品的氬同位素組成并計算年齡，獲得鉀長石樣品年齡譜。

3.根據權利要求2所述一種獲得地殼氬同位素組成的方法，其特征在于，所述冷卻歷史模擬具體為：對所述鉀長石樣品年齡譜采用模式冷卻歷史模擬方法MCH進行模擬，根據所述鉀長石年齡譜每一個階段³⁹Ar的釋氣比例來計算對應擴散域的封閉溫度，進而建立鉀長石從最大年齡對應的封閉溫度T₁冷卻到最小年齡對應的封閉溫度T₂的溫度T-時間t曲線，即完成對鉀長石年齡譜的冷卻歷史模擬。

4.根據權利要求3所述一種獲得地殼氬同位素組成的方法，其特征在于，所述模式冷卻歷史模擬方法MCH采用以下公式進行：

表示第i步的封閉溫度，n代表總加熱步數，³⁹Ar⁽ⁱ⁾為第i步時³⁹Ar的釋放量，³⁹Ar⁽ⁿ⁾為實驗過程中³⁹Ar總的釋放量，T₁為年齡譜中的最大年齡對應的封閉溫度，T₂為年齡譜中的最小年齡對應的封閉溫度。

5.根據權利要求4所述一種獲得地殼氬同位素組成的方法，其特征在于，T₁的取值為450℃-400℃，T₂的取值為200℃-150℃。