Ý ng h ĩa định tuổi của phương pháp phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác của tuổi cung cấp. D o đó nhiều tác giá đã nghiên cứu vấn đề này để hiệu chỉnh sai số nhằm có được kết q uả tốt nhất. C húng ta sẽ tính toán sai số sao cho tuổi thu được có ý nghĩa.
Phương trình tuổi (3. 3) có thể được viết thành:
trong đó k) và k2 là hằng số.
Phương trình tuổi chứa 3 biến: Liều lượng neutron (Ị), nồng độ vết hoá thạch D F và vết sinh ra do kích hoạt D ị .
Do m ỗi m ẫu đều nhận cùng m ột liều lượng neutron, nên sai sô' của (Ị) được xem như sai số hệ thống và chúng ta có thể viết phương trình trên dưới dạng :
Việc xác định Dp và D, luôn có sai số đi cùng vì chúng được tính bằng số vết hoá thạch Np trên m ột diện tích Ap và một sô các vêt sinh ra do kích hoạt N| trẽn một diện tích A].
Trong phương pháp detecto r ngoài Ap = A[. nhưng không hoàn toàn tương tự đối với ph ư ơ n s pháp d etecto r trong.
t - k ị lo g - t - . f i . k j + 1
V A
4.3.1 T ính toán sai sô của tuổi xác định từ phương pháp detector ngoài
N ăm , 1979, M cG ee và Johson đã đưa ra m ô hình tính toán sai số bằng m ột phần m em gọi la FISSO N , vièt trên m ôi trường Basic với các điều kiện biên như sau.
a) Sai số trong giá trị (Ị) là độc lập với sai số trong Np và Nj.
b) Các biên số Np và Nj phụ thuộc vào nhau và phụ thuộc vào nồng độ uran trong kho án g vật.
c) T uổi t là hằng số.
Với điều kiện trên thì sai số chuẩn của tuổi sẽ là:
J- = C. N \ F ) + ệ - 2 r\ N N , 1/2
trong đó: ơ t,p Ị ộ - sai s ố chuẩn của t, Np, N| và ộ; r = hệ sô' liên hệ giưa N F và N j ; giá
trị c tương ứng là :
C = ^ - (
í
( D -
với K ị = hang số và khi đó t = AT,.log 1 + —
V J
Trong phương pháp này, các tác giả xem vết hạch là m ột hiện tượng vật lý tuân thủ luật phán bố Poison, trong trường hợp này ta có :
ƠF = .o-/ = v ^ 7
N ếu tuổi củ a m ẫu (t) nhỏ hơn 10x năm thì c có thể coi bằng 1. Cuối cùng ta có:
ơ t N f + ệ \ 6 \ * 2
Phucfng p h áp tín h toán sai số này, có thể sử dụng cho phương pháp detector ngoài, nhằm giảm sai số. Sự phân bố Poisson chỉ là trường hợp lí tưởng. Có nhiều nguyên nhân làm cho tỉ số Np/N[ khône tuân theo qui luât phân bố Poison. Các trường hợp thường gặp là:
- Đ ếm các vết nhân tạo
- C hất lượnơ t i ế p xúc giữa tinh thè và detector - V ết hoá thạch bộc lộ không hoàn toàn - K hả năng ghi nhận của detector là kém .
M ột phương pháp khác do G reen đề xuất nãm 1981 có thể sử dụng để tính sai số bằng việc dù n g giá trị trung bình của tỉ số Nị/N]
A \
N
Sai số được tính như sau :
7=1
cr{NF Ỉ N , ) =
1/2
n{n - 1)
Co thê kêt luận răng, khi mâu có tuổi của từng hạt không tập trung thì nên dùng phương pháp này.
4.3.2 T ính toán sai sô của tuổi xác định từ phương pháp detector trong
Đ én nay, vân chưa có m ột phương pháp hữu hiệu để tính toán sai sô trong trường hợp này bởi vì qui luật phân bố Poison chỉ có thể sử dụng khi sự phán bố của uran trong khoáng vật là đổng nhất. Khi nồng độ uran không đồng nhất, sự phân bố của các vết thường tuân theo qui luật Gauss. Sự sai lệch chuẩn ơ và sai số chuẩn ơ
được tín h như sau:
cr =
n- 1
1/2
và cr - ơ / yfn
trong đó n là số hạt, X là tổng số vết tính được trong mỗi hạt. Sai số phần trăm tương đối là 1 0 0ơ / X , trong đó X là số vết trung bình tính được ((^] *)/«).
Các tính toán này là tính cho các vết hoá thạch và các vết sinh ra ho kích hoạt, sai số tổng được tính như sau: cr = (cr, J + (ơị )2
Sau khi cộng sai số của liều lượng neutron, sai số tổng cộng của tuổi là:
Ơ T = [ Ơ F ) + ụ , )2 + ( ơ Ạ)2 Ị 2
4.3.3 Sai sô tro n g xác địn h liều lượng nơtron
M ặc dù liều lượng nơtron được xác định bằng thuv tinh chuẩn hoặc bằng hoạt độ neutron (phoi co b an ) thì qui luật phân bố của Poison vẫn cần được áp dụng để xác
định sai số. Luật này có giá trị đối với thuỷ tinh chuẩn khi nồng độ của uran phân bố
đồng nhất. Với hoạt độ của nơtron, luật phân bố Poison sẽ giúp cho việc tính toán trẽn 1 thời gian đu dài (ít nhất là 10 phút). Trong trường hợp này:
<T, - 1 (}0\'.Y A ( % )
trong đó N là số vết tính được trong thuỷ tm h chuẩn hay là tổng số vết tính được.
N ói tóm lại, giá trị tuổi có được từ phương pháp vết phân hạch có thể sử dụng được, cần phải tính đến các điểu kiện thực nghiệm và so sánh với các dữ liệu khác nữa như là :
- K hi tính tuổi: giá trị đã sử dụng cho hàng số phóng xạ phán hạch Âp, ti số đổng vị của uran, thiện diện chiếu của dòng nơtron nhiệt đối với ::° u .
- L àm thê nào tính được liều lượng nơtron: thuỷ tinh chuẩn hay sử dụng detector gam a.
Sử dụ n g phương pháp xác định: phương pháp tập hợp hay phương pháp detector ngoài? K iểu detector ngoài là m uscovit hay m ảnh nền thuỷ tinh.
- Có h ay khô n g các vêt bị tôi nhiệt trước khi kích hoạt - Đ iều kiện tẩy rửa axít
- Phương pháp tính toán sai sô cho giá trị tuổi. - Tuổi được hiệu chỉnh bằng phương pháp nào?
4.4 V í dụ áp d ụ n g xác định tuổi bằng phương pháp vết phản hạch
Trong đề tài nghiên cứu, chúng tôi lựa chọn m ẫu tại khu vực đới đứt gẫy sông hồng để phân tích tuổi với hai m ục tiêu sau đây:
(1) Thử áp dụng việc xác định tuổi trên thiết bị đo vết phân hạch (hệ thống FTD M icroscope) của khoa địa chất;
(2) L uận giải ý nghĩa địa chất của giá trị tuổi thu được.
4.4.1 A p dụ ng phương pháp xác định tuổi đá biến chất tại đới siết trượt Sông H ồng
H ai m ẫu đá biến chất được thu thập trong đới biến chất Sông Hồng nầm ở miền bắc của nước ta, nó định hướng kéo dài hướng đông bắc - tây nam, phân chia miền bắc Việt N am thành hai m iển Đ ông bắc và Tây bắc. Đ ày là m ột khối biến chất có tuổi biến chất vào kho ản g 30-36 triệu năm trước đây. Sau đó. các đá biến chất này được trồi lộ lên bề m ặt, H ai m ẫu đá thu thập được đã được sử dụng để phán tích tuổi. Giá trị tuổi thu được bàng phương pháp Vết phân hạch sẽ cho phép xác định được tuổi nguội lạnh của nó. K ết hợp với các giá trị tuổi khác đã công bõ' sẽ cho phép xác định được giá trị trồi lộ của nó.
- Hai m ẫu đá được nghiền, sau đó tuyển lựa các khoáng vật apatit có trong đá. m ẫu V n9846 là 14 hạt, còn m ẫu V n9848 là 20 hạt. Các khoáng vật apatit sâu đó được gửi đi kích hoạt dưới dòng nơtron nhiệt trong lò phản ứng hạt nhân tại Đài Loàn. Các số liệu đo được đưa ra ở bảng 4.1.
- VỚI giá trị vết đếm được cho phép tính tuổi có được trên hai mẫu là 22 ± 2 và
18 ± 1 triệu năm tương ứng với V N 9846 và V n9848.
Do điều kiện ph ò n e th í n sh iệm ở trên cao nên m áy đo bị rung, do vậy không
cho phép đo ch iều dài vết phân hạch, chính vì vậy giá trị tiến hóa nhiệt của các mẫu là
Bảng 4.1: Số liệu phân tích tuổi vết phân hạch trên apatit trong đá biến chất thuộc đới biến chất Sông H ồng M ẫu Độ cao (m ) Số hạt pd Nd ps Ns p l Ni % R .E Tuổi (tr.n) s.d. (mm ) Vết đo được V N 9846 320 14 1.263 7004 0.335 176 3.259 1712 24.5 22±2 1.14 51 V N 9848 260 20 1.263 7004 0.282 287 3.282 3343 0.0 18±1 0.92 45
C hú ý: (i) M ậ t độ vết tương ứng ịx 106 vết c m 2) sô'vết tính được (N);
(ii) C ác p h â n tích theo phương pháp detector ngoài sử dụng 0,5 cho hiệu chỉnh yếu t ố hình học 4 n l2 n ;
(iii) C ác tuổi tính được sử dụng detector dạng thủy tinh C N -5, carter phân tích
Ccnĩ = 33 9 ± 5 ;
(iv) T u ổ i trung tâm được gọi là tuổi chuẩn hóa.
4.4.2 G iá trị địa chất về tuổi của m ẫu phân tích
Trước tiên có thể nói tuổi thu được của hai m ẫu nầm trong khoảng 18 cho tới 22 triệu nãm . G iá trị tuổi này cũng đồng nghĩa với tuổi trong đó đã ghi nhận hoạt động kiến tạo K ainozoi ở khu vực này.
M ặt khác, theo lý thuyết thì tuổi xác định được trên apatit bằng phương pháp vết phân hạch sẽ tương ứng với tuổi trồi nguội của khối đá biên chất. Như vậy nếu tính đẽn
nhiẹt độ đóng củ a phương pháp thì giá trị tuổi thu được tương ứng với giá trị tuổi ở
170°c. N ếu lấy giá trị tuổi trung bình tương ứng với mức biến chất cao nhất, tức ứng với giá trị tuổi S H R IM P trên zircon (nhiệt độ đóng là 800°C ) là 36 triệu năm (Trần N gọc N am và nnk, 1997) tại khu vực dãy núi con voi, thì chúng ta có thể tính được tốc độ nguội lạnh hay tốc độ trồ lộ của đá biến chất trong khu vực này là khoảng 39,5 ° c / 1 triệu năm.
Chương 5:
K ẾT LUẬN VÀ K IẾN N G H Ị 5.1 K ết luận
+ K êt q u ả n g hiên cứu đã xây dựng được quy trình phân tích tuổi theo phương pháp vêt phân hạch trên thiết bị kính hiển vi quang học tại khoa Đ ịa chất. Q ui trình gồm 5 bước:
- C huẩn bị m ẫu: N ghiền đá ra cấp hạt khoảng 250 m icrom et, tách tuyển lấy các kho án g vật zircon, apatit, sphen, m uscovit...
- Tẩy rửa kho án g vật trong dung dich axit H N O , 0.5M trong thời gian 3 phút. - Đ óng gói khoáng vật và m ẫu chuẩn vào ống nhôm để gửi đi kích hoạt. Điều
kiện kích hoạt dòng nơtron nhiệt.
- Đ ếm vêt trên hệ thống kính hiển vi quang học với sự hỗ trợ của phần mềm T rack scan.
- Tính tuổi với sự hỗ trợ của phần mềm Binomfit.
+ A p dụng phương pháp và thiết bị kính hiển vi quag học đã cho phép xác định được tuổi của hai m ẫu đá biến chất tại đới siết trượt Sông H ổng, có tuổi nguội lạnh lán lượt là 18 và 22 triệu năm.
5.2 K iến nghị
Bên cạnh việc sử dụng thiết bị với chức nãng của m ột kính hiển vi thông thường, thì đây còn là thiết bị có độ phóng đại và độ chính xác cao cho phép chúng ta có thế xác định được tuổi của đá và luận giải các vấn đề về địa chất liên quan như đã trình bày trong báo cáo này. M ặt khác còn là thiết bị cho phép xác định mức độ ô nhiễm phóng
xạ uran trong các p h òng thí nghiệm có liên quan tới loạt phóng xạ uran - c h ì trên cơ sở
xác định được hàm lượng uran trong detector ngoài như đã đật vấn đề ờ trên. Chính vì vậy để việc sử dụng hiệu quả thiết bị, từ đề tài nghiên cứu ứng dụng triển khai này chúng tôi kính đề nghị N hà trường tiếp tục đầu tư và cho phép m ở các đề án triển khai để phát huy tính ứng dựng của trang thiết bị nhà trường có tính hiệu quả.
T À I LIỆU T H A M K H Ả O
1- Đ ặng Trung T huận, 2005 : Đ ịa hoá. NXB. Đại học Q uốc gia H à Nôi.
• D odson, M .H (1979): T heory in cooling ages. In: Lecture in Isotope Geology. E. Jag er & J . c H u n zik er (eds), Springer Verlag, Berlin, H ecidelberg, New York, pp, 3. D elphile và nn k : Im placem ent of basalt in South Central o f V ietnam : im plication o f fission tracks dating. Tectonophysics (inpres).
4. Faure. G. 1977. P rinciples o f Isotope geology. S.E John W iley & sons. New Y ork/Chichester/BrisbanA Toronto/Singapore.
5. F leischer, R. L, Price, p. B. & W alker, R. M. (1975): N uclear Track in Solids. Univ. C an ifo rn ia press, B erkeley, 605pp.
6. G leadow , A. J. w & L overing, J. F, (1974): The effect o f w eathering on Fission Track dating E arth P lanet, Sci, Lett, 22: 163-168.
7. G leadow , A. J. w . & D uddy, I. R (1982): Fission track lengths in apatite partial stability zone and the interpretation o f m ixed ages (A bstract). W orkshop on Fission T rack D ating, Japan.
8. G reen, p. F (1981): A new look at statistics in F. T dating, Nulc. Tracks 5: 77-
86.
9. Jaffrey, A. h, F lynn, K. F, G lendenin, L. c , B en tley .w . c , & Essling, A. M . (1971): Precision m easurem en ts of half lives and specific activity of U- 235 and Ư- 238. Phys. Rev. c , 4: 1989-1906.
10. Jager, E (1979): Introdution to geochronology. In: Lectures in Isotope G eology, Jager, E. & H unzicker, J. c . (eds) Springer - V erlag, Berlin, pp. 1-7.
11. Juteau, M ., M ich ard , A. & A lbarede, F. 1984 : isotopic heterogenities in the granitic intrusion o f M onte Capanne (Italy). J. Petrol. 25(2) 523-545.
12. M aluski.H , L epvrier. c , Jolivet. L, Carter. A, R ogues. D, Beyssac. o , T aT ro n g Thang, N g uy en D ue T hang, A vigad. D. 2001. A r-A r and fission track ages in the Song C hay M assiff: E arly Triassic and Cenozoic tectonics in northern V ietnam . JAES. 19. Pp 233-248.
13. N aeser -C. w (1978): F ision tracks dating. U.S. G eol, Surv. Open file Rept. 76:190.
14. N aeser c . w (1969): E tch in g fission track in zircons. Science 165: 388.
15. Brandon, M .T ., 1992, D ecom position o f fission-track grain-age distributions: A m erican Jo u rn al o f Science, V. 292, p. 535-564.
16. G albraith, R .F .. and G reen, P.F., 1990, E stim ating the com ponent ages in a finite m ixture: N u clear T racks and R adiation M easurem ents. V. 17. p. 197-206.
17. G albraith, R .F., and Laslett, G .M .. 1993, Statistical m odels for m ixed fission track ages: N u clear T racks and R adiation M easurem ents, V. 21. p. 459-470.
18. Sneyd, A. D., 1984, A com puter program for calcu latin g exact confidence
intervals for age in fission -track dating: Computers and G e o scien ces, V. 10. p. 339-
345.
19. Stew art. R. J., and B randon, M. T., 2004, D etrital zircon fission-track ages for the “ H oh F o rm atio n ” : Im plications for late C enozoic evolution of the C ascadia subduction w edge: G eological Society of A m erican B ulletin. V. 116. p. 60-75.
PHIẾU ĐÃNG KÝ
KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u KH-CN
Tên đề tài:
N ghiên cứti phương pháp xác định tuổi Vết Hạch trên thiết bị hiển vi quang học tại khoa Đ ìa chất phục vụ việc nghiên cứu và đào tạo trong lĩnh vực xác định tuổi đồng
v ị: Lây ví dụ áp dụng cho các đá biến chất ở đới siết trượt Sông Hồng.
M ã số: QT-07-41
Cơ quan chủ trì đề tài :
Trườm g Đ ại học K hoa học Tự nhiên
Địa chỉ:
334 - N guyễn Trãi - Thanh Xuân - Hà Nôi
Tel: 04.8585097
Cơ quan quản lý đề t à i :
Đại học Q uốc gia H à Nội.
Đỉa chỉ:
144 - X uân Thủy - Hà nôi.
Tổng kinh phí thực chi: 20.000.000 (đồng)
Trong đó: - Từ ngân sách N hà nước: 20.000,000 (đồng)
Thời gian nghiên cứ u : 12 tháng Thời gian bắt đầu: 4/2007
Thời gian kết thúc: 5/2008
Tên các cán bộ phối hợp nghiên cứu:
CN. N guyễn D uyên An
Số đăng ký đề Số chứng nhận đăng ký Bảo mật:
tài kết quả nghiên cứu: a. Phổ biến rộng rãi:
b. Phổ biến han chế:
Ngày: c. Bảo mât :
Tóm tắt kết quả nghiên cứu: Kết quả đào tạo:
+ Số liệu của đề tài phục vụ làm khóa luận tốt nghiệp của 01 sinh viên N guyễn Thị Duyên An khoa Vật lý đã bảo vệ nãm 2007.
Kết quả khoa học:
+ V iết m ộ t bài báo k h o a h ọc : ‘Phương pháp vết phân hạch, áp dụng xác định tuổi đá
biến chất ở đới siết trượt Sông H ồng’ , đăng trên tạp chí Đ ịa chất.
+ Đ ưa ra q u i trìn h p h â n tích tu ổ i trên th iết bị F T D tại k h o a Đ ịa c h á t :
- Quy trình chuẩn hoá (calibration) thiết bị đo Vết hạch và quy trình thực hiện việc do vết hạch trên m ẫu chuẩn.
- Quy trình chuẩn bị m ẫu bao gồm: tách lọc khoáng vật đo. tạo resin, đánh bóng mẫu.