gca：原位离子辐照模拟阿尔法衰变导致裂变径迹变短-凯发官网入口首页

　　氦、铅等元素以及点缺陷在矿物结构中扩散是受热引起，这是确定矿物年龄及热史的基本假设。例如，通过矿物中238u裂变产生的损伤径迹数量、长度分布重建矿物热史的实践，地质“热事件”被假设为裂变径迹退火（缺陷消失、径迹长度变短）的唯一内因。hendriks等在2005年推测，裂变径迹受到238u和232th衰变中释放的高能阿尔法（α）粒子轰击，裂变径迹数量变少或长度变短。这种“非热”辐照退火引起裂变径迹测量年龄偏年轻，直接影响裂变径迹定年在板块、地形及盆地演化分析中的有效应用。由于该推测缺乏实验证据有效支持，是领域内颇具争议的科学问题。争议的核心是“热”退火和“辐照”退火都可能阻碍蚀刻液在裂变径迹中前进，导致裂变径迹蚀刻长度缩短，而常规蚀刻方法无法区分这两种退火。

　　中科院青藏高原所新生代环境团队、青藏高原地球科学卓越创新中心李伟星研究员及合作者，利用俄罗斯杜布纳联合核子研究所、哈萨克斯坦核物理研究所快重离子加速器，以及美国阿贡实验室原位辐照等大型科学装置，通过连接透射电镜与离子加速器，首次观察到核径迹在高能离子轰击下半径缩小、长度变短的完整过程（图1）。这一创新方法直观地研究“未蚀刻”径迹辐照退火效应，解决了“蚀刻”方法无法区分辐照退火和热退火的难题。

　　原位辐照和量化分析（图2，图3）结果显示，α反冲核的核碰撞导致裂变径迹破碎、缩小，阻碍蚀刻液前进以及缩短蚀刻径迹长度。另外，锆石的α-辐照退火效应比磷灰石更灵敏，且铀和钍的含量比磷灰石高。因此，在裂变径迹实践应用中，需要考虑锆石的α-辐照退火效应。

　　该研究成果近期以“alpha-decay induced shortening of fission tracks simulated by in situ ion irradiation”为题，在国际地球化学权威刊物《地球化学与宇宙化学学报》（《geochimica et cosmochimica acta》）发表。本研究获得“第二次青藏高原综合科学考察研究”专项(2019qzkk0707)、中科院a类战略性先导科技专项“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”(xda20070201)和国家自然科学基金项目(41673062)资助。我所李伟星研究员为第一作者和通讯作者，斯坦福大学rodney c. ewing院士为共同通讯作者。

　　图1原位电镜照片显示不同初始半径的核径迹在α反冲核轰击下逐渐缩小的全过程。

　　图2 磷灰石裂变径迹半径及可蚀刻径迹长度随辐照剂量增加而减少。磷灰石在已报道最高天然剂量（2.3×1017 α/g）下，蚀刻长度下降百分比仅0.98%。

　　图3 锆石裂变径迹半径及可蚀刻径迹长度随辐照剂量增加而减少。锆石在正常天然剂量（如1.3×1018 α/g）下，蚀刻长度下降百分比达24.4%。