裂变径迹法(fission track dating):矿物中所含微量铀的
自发裂变的衰变引起晶格的损伤产生
径迹,测定矿物的自发裂变径迹密度和诱发径迹密度,计算矿物的裂变径迹的表观年龄。
此法还用于火山灰的年龄测定、热事件、考古材料的定年以及测定地貌演化和海底扩张的年龄和速度等。适于这种方法的矿物、岩石有:云母、
磷灰石、
角闪石、
锆石、
榍石、
褐帘石、
绿柱石、
沥青铀矿、
火山玻璃、
黑曜岩、
雷公墨等。
根据
矿物中 U、Th放射性同位素自发裂变碎片的
径迹而计时的一种方法。径迹数目与矿物年龄成正比。矿物中能产生
裂变径迹的重核有 238U、235U和232Th。它们的
自发裂变半衰期分别是 1.01×1016年、3.5×1017年和大于1021年。所以天然样品中238U的裂径迹约占99.97%以上,而235U和232Th的裂变径迹在年龄测定中可忽略不计。 若假定自发裂变径迹在矿物中的分布是均匀的,则单位体积内的裂变径迹数目(C)与U含量、矿物存在时间及U的自发裂变常数成如下关系式中238U为每立方厘米样品中238U的
原子数,λf为238U的
自发裂变常数(6.85×10-17/年),λ为U的总
衰变常数,t为矿物年龄。 自然状态的
裂变径迹非常细小。通过选择适当的
化学试剂在一定条件下对矿物
磨光面进行腐蚀处理(
蚀刻),蚀刻后的
径迹,在显微镜下可放大到200~1000倍。若自发裂变径迹和
诱发裂变径迹(即通过热中子照射产生的径迹)的蚀刻条件完全相同,则裂变径迹法计算年龄的公式为式中ρs为在蚀刻表面观察到的径迹密度,ρi为蚀刻后看到的
诱发裂变径迹密度,σ 为235U的热
中子诱发裂变截面(582×10-24平方厘米),Φ为
热中子剂量,I=238U/235U=137.88。 应用此公式计算年龄时须满足下列要求:①
自发裂变的
半衰期是恒定的;②238U/235U比值是一个常数;③所有的自发裂变径迹是238U产生的,而所有的诱发裂变径迹都是235U经热中子照射诱发产生的;④自发裂变径迹和诱发裂变径迹的
蚀刻条件相同;⑤样品形成以后保持封闭体系。 裂变径迹法测定年龄的样品适应性广,只要样品中产生的自发裂变径迹密度大于1~10/平方厘米,均可选用。如
磷灰石、
榍石、
锆石、
白云母等。