礦物自發(fā)裂變徑跡統(tǒng)計誤差對值的影響

礦物自發(fā)裂變徑跡統(tǒng)計誤差對值的影響

廣泛使用了礦物變形直徑軌跡的年齡技術(shù)，對構(gòu)造熱事件、大地構(gòu)造、石油地質(zhì)和新構(gòu)造運動的研究取得了良好的效果。但人們在利用該技術(shù)時,發(fā)現(xiàn)裂變徑跡年齡準(zhǔn)確性除了受衰變常數(shù)λα、熱中子通量Φ以及樣品制備條件等的影響外,礦物自發(fā)和誘發(fā)裂變徑跡數(shù)的統(tǒng)計及統(tǒng)計的準(zhǔn)確性是影響裂變徑跡年齡準(zhǔn)確性的重要因素之一;而其統(tǒng)計常由地質(zhì)工作者自已完成,因此地質(zhì)工作者如能充分了解自發(fā)和誘發(fā)裂變徑跡統(tǒng)計對年齡值的影響,就可最大限度地減少其誤差,提高年齡值的可靠性。獲得裂變徑跡年齡的關(guān)鍵步驟是統(tǒng)計礦物的自發(fā)和誘發(fā)裂變徑跡數(shù)量,將裂變徑跡密度代入等式(1),即得計算值。tu=1λαln[1+(ρsρi)uρmGζλα]tu=1λαln[1+(ρsρi)uρmGζλα](1)其中tu為未知礦物裂變徑跡年齡;λα為238U衰變常數(shù);ρs為礦物自發(fā)裂變徑跡密度;ρi為礦物誘發(fā)裂變徑跡密度;ρm為標(biāo)準(zhǔn)鈾玻璃誘發(fā)裂變徑跡密度;G為幾何因子,外探測器法取值0.5,總體法取值1.0,ζ為裂變徑跡測試者的測量校正系數(shù)。從(1)可知:如衰變參數(shù)已定,裂變徑跡密度和ζ值是獲得準(zhǔn)確年齡數(shù)據(jù)的關(guān)鍵所在,對已知年齡樣品,等式(1)可變?yōu)棣?eλαts?1λαG[ρsρi]sρmζ=eλαts-1λαG[ρsρi]sρm(2)其中ts是標(biāo)準(zhǔn)樣品的已知年齡;[ρs/ρi]s是標(biāo)準(zhǔn)樣品自發(fā)裂變徑跡與誘發(fā)裂變徑跡密度比。由等式(2)可知,影響ζ值的主要參數(shù)有礦物的自發(fā)、誘發(fā)裂變徑跡和標(biāo)準(zhǔn)鈾玻璃誘發(fā)裂變徑跡密度(ρs,ρi和ρm)。由于礦物的晶格缺陷、裂隙、解理等和其它人為因素(如統(tǒng)計習(xí)慣)的影響,人們不可能完全準(zhǔn)確地識別和正確統(tǒng)計礦物中全部裂變徑跡。(2)式中的密度值實質(zhì)上為統(tǒng)計的密度值,只具統(tǒng)計意義的準(zhǔn)確度,其準(zhǔn)確性依賴于工作者對樣品裂變徑跡的正確識別與準(zhǔn)確統(tǒng)計,其準(zhǔn)確性越高,就越趨于其真實值。工作者經(jīng)驗的積累雖可提高統(tǒng)計的準(zhǔn)確性,卻正說明裂變徑跡統(tǒng)計的準(zhǔn)確性受到人為影響。正因如此,裂變徑跡工作者必須獲得個人獨特的ζ值(310～360是可取值)。為提高ζ值的準(zhǔn)確性,專家們進(jìn)行了大量研究,如強(qiáng)調(diào)增加統(tǒng)計數(shù)量,對與獲得ζ值有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行實驗和理論校正。Green概括出8種對裂變徑跡統(tǒng)計準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響的原因,并對之進(jìn)行分析,提出要對所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行評價分析的觀點,使用方法有χ2分析,等值線擬合、自發(fā)和誘發(fā)裂變徑跡密度比平均值分析法等。作者在工作中發(fā)現(xiàn),自發(fā)裂變徑跡統(tǒng)計的精確度很大程度地控制了ζ值的準(zhǔn)確性。因此認(rèn)為對自發(fā)裂變徑跡的正確識別和統(tǒng)計是提高裂變徑跡年齡準(zhǔn)確度的關(guān)鍵途徑之一,分析如下。1徑跡密度的統(tǒng)計描述(2)式中,設(shè)ρs=Ns/Ss,ρi=Ni/Si,ρm=Nm/Sm,其中Ns為礦物自發(fā)裂變徑跡統(tǒng)計數(shù),Ni為誘發(fā)裂變徑跡統(tǒng)計數(shù),Nm為標(biāo)準(zhǔn)鈾玻璃的誘發(fā)裂變徑跡統(tǒng)計數(shù),Ss、Si、Sm分別為自發(fā)和誘發(fā)裂變徑跡統(tǒng)計區(qū)面積。在外探測器法中,Ss=Si,所以ρs/ρi=Ns/Ni。設(shè)礦物的自發(fā)和誘發(fā)裂變徑跡實際值分別為Ts和Ti,誤差修正系數(shù)(統(tǒng)計的系統(tǒng)誤差函數(shù))分別為Es和Ei,則有Ns=Es×Ts,Ni=Ei×Ti。同理,對標(biāo)準(zhǔn)鈾玻璃,有Nm=Em×Tm,其中Tm為標(biāo)準(zhǔn)鈾玻璃中實際誘發(fā)裂變徑跡數(shù),Em為誤差修正系數(shù),誤差修正系數(shù)依賴于統(tǒng)計者的經(jīng)驗,包括對裂變徑跡的確認(rèn)、統(tǒng)計習(xí)慣等。對同一統(tǒng)計者而言,認(rèn)識礦物和標(biāo)準(zhǔn)鈾玻璃的誘發(fā)裂變徑跡的能力相近,即Ei≈Em,相應(yīng)地(2)式中有關(guān)徑跡密度項可表述為:ρsρi×ρm=Es×TsEi×Ti×Em×TmSm=Es×TsTi×TmSmρsρi×ρm=Es×ΤsEi×Τi×Em×ΤmSm=Es×ΤsΤi×ΤmSm(3)顯然,礦物誘發(fā)裂變徑跡的統(tǒng)計誤差對ζ值的影響可以通過標(biāo)準(zhǔn)鈾玻璃誘發(fā)裂變徑跡的統(tǒng)計得到大致抵消,而自發(fā)裂變徑跡的統(tǒng)計誤差卻未得到有效“弱化”。將(3)式代入(2)式,有:ζ=eλα×ts?1λαG×Es×TsTi×ImSmζ=eλα×ts-1λαG×Es×ΤsΤi×ΙmSm(4)(4)式中已沒有了Ei和Em誤差項,只留下了Es誤差項,因而可得出自發(fā)裂變徑跡的統(tǒng)計誤差值對ζ值的影響明顯大于誘發(fā)裂變徑跡的結(jié)論。2自發(fā)和誘發(fā)分裂徑跡統(tǒng)計數(shù)比例的比較統(tǒng)計中,統(tǒng)計者有將所確認(rèn)的裂變徑跡全部進(jìn)行統(tǒng)計計數(shù)以提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的潛意識,這種意識客觀上強(qiáng)化了自發(fā)裂變徑跡統(tǒng)計數(shù)與誘發(fā)裂變徑跡統(tǒng)計數(shù)的比率對ζ值的影響,現(xiàn)以磷灰石為例加以說明。裂變徑跡工作者多以美國FishCanyon,墨西哥Durango和澳大利亞MountDromedary的磷灰石作為標(biāo)樣,以取得ζ值;但這些樣品的自發(fā)裂變徑跡較少,如果樣品照射時的中子通量較大,其誘發(fā)裂變徑跡密度可遠(yuǎn)大于自發(fā)裂變徑跡,如FishCanyon樣品,其自發(fā)裂變徑跡只有誘發(fā)徑跡的10%左右。在外探測器法運用中,(2)式的ρs/ρi項可由Ns/Ni替代,Ns為自發(fā)裂變徑跡統(tǒng)計數(shù),Ni為誘發(fā)裂變徑跡統(tǒng)計數(shù),設(shè)二者比值為R=Ns/Ni,如統(tǒng)計相對準(zhǔn)確,R趨于一定值;但如果Ns遠(yuǎn)小于Ni,并發(fā)生誤計,R值可產(chǎn)生較大偏差。假設(shè)FishCanyon磷灰石的R=10%,統(tǒng)計時如少計或多計一條自發(fā)裂變徑跡,則必須相應(yīng)少計或多計10條誘發(fā)裂變徑跡才能保持R值的準(zhǔn)確,但實際操作中卻辦不到。因為統(tǒng)計者不可能意識到是否少計或多計了自發(fā)裂變徑跡,也不能知道誤計了多少自發(fā)裂變徑跡;同時由于統(tǒng)計者對裂變徑跡的判識經(jīng)驗及保持統(tǒng)計準(zhǔn)確的心理,也使之只會遵循其判識經(jīng)驗及統(tǒng)計習(xí)慣進(jìn)行誘發(fā)裂變徑跡統(tǒng)計,保持誘發(fā)裂變徑跡的統(tǒng)計系統(tǒng)誤差。人們試圖通過增加裂變徑跡的統(tǒng)計數(shù)量來“弱化”統(tǒng)計誤差,但如前所述,誘發(fā)裂變徑跡統(tǒng)計時所產(chǎn)生的誤差可通過標(biāo)準(zhǔn)鈾玻璃的誘發(fā)裂變徑跡的統(tǒng)計誤差而“弱化”,因此統(tǒng)計數(shù)量的增加雖然可“弱化”誘發(fā)裂變徑跡的統(tǒng)計誤差,但自發(fā)裂變徑跡的統(tǒng)計誤差得不到較好的“弱化”,故達(dá)不到理想的效果。表1是不同自發(fā)和誘發(fā)裂變徑跡統(tǒng)計數(shù)比率的對比表,由表可見,FishCanyon的磷灰石的平均R值為0.105,Durango的為0.128,前者的ζ值為360,后者為342。由此可知當(dāng)Ns<Ni,自發(fā)和誘發(fā)裂變徑跡統(tǒng)計數(shù)比值R越小(即礦物的自發(fā)裂變徑跡總數(shù)與誘發(fā)裂變徑跡總數(shù)相差越大),由自發(fā)和誘發(fā)裂變徑跡統(tǒng)計數(shù)比