天然锆石中辐照损伤对高压相莱氏石形成的影响

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:wxj1234567
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锆石在高压下可以形成高压相莱氏石,而自然界中在陨石坑中发现天然莱氏石,并且作为判断陨石坑的重要标志。Glasmacher等人(PRL,2006)及Lang等人(EPSL,2008)利用重离子辐照模拟锆石中天然放射性衰变形成的辐照损伤,研究其对莱氏石形成的影响。Glasmacher等人实验表明离子辐照促进高压相形成,而Lang等人得出了似乎矛盾的结论:高剂量离子辐照抑制高压相形成。另外,重离子辐照在锆石中产生的独立的核径迹不同于天然锆石中α反冲核对结构产生的点缺陷。因此为了更真实的模拟地质环境,本论文首次采用三种不同的辐照损伤程度的天然锆石和无辐照损伤的合成锆石来进行研究,即选择四个不同的锆石探索对高压相莱氏石形成的影响。首先根据锆石中的U和Th的含量和年龄确定对应天然锆石的α衰变程度,再通过原位同步辐射X射线衍射原位表征不同辐照损伤程度对材料高压相变的影响。我们的研究结果表明,对比加压的过程,合成锆石(零辐照剂量)在14.2~19.5GPa开始发生相变,Pakistan锆石(1016 event/g)相变发生在15.7~17.1 GPa,Mud Tank的为锆石(1017 event/g)的相变压力在18.4~21.5 Gpa,Bancroft锆石(1019event/g)的相变起始压力发生在22.5~26.4 GPa。Bancroft锆石(1019 event/g)辐照损伤最为严重,高压下能够形成的莱氏石的含量最少。我们认为高剂量的α-辐照损伤导致材料完全非晶化,会抑制高压相莱氏石的形成,与前人在高剂量(5×1012 Xe/cm~2)高能重离子辐照抑制高压相转变结果一致。
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