甘孜黄土细颗粒石英热转移光释光(TT-OSL)法测年可行性初探

使用一种新的光释光测年法——热转移光释光(TT-OSL)法对甘孜县城附近的甘孜-A剖面上的黄土细颗粒石英进行实验测试,以探讨该方法用于其测年的可行性。实验测试结果表明,样品的天然回授OSL(ReOSL)信号强度随地层深度增加而增大,表现出明显的积累。利用"替换点"分析方式对TT-OSL法的检验表明该方法能够用于甘孜黄土的测年。采用简单多片法(SMAR)和TT-OSL法分别对3个样品进行等效剂量(D e)测试及年龄计算,结果显示TT-OSL法得到的D e值及年龄明显大于简单多片法,但TT-OSL法年龄与前人磁性地层研究中的期望年龄相差比较大。研究初步认为,TT-OSL法可以对甘孜黄土进行测年,但是结果的可靠性还需要有更多的可信独立年龄验证。

疏勒河冲积扇绿洲全新世古水文演化释光年代学

对甘肃疏勒河冲积扇前缘细土带3个具有代表性剖面的12个样品进行了光释光(OSL)年代测定,分别采用不同组分(粗颗粒、细颗粒)、不同技术(单测片再生(SAR)、简单多片再生(MARA)法)进行OSL测年,并相互对比检验,同时与有机碳^(14)C测年结果相互对比,探讨冲积扇前缘复杂的沉积相中沉积物释光测年技术的可行性和可靠性。根据12个样品释光年龄测定值和8个样品有机碳^(14)C测年结果,结合疏勒河绿洲全新世沉积层序、岩性、岩相以及不同沉积相与地下水溢出带的空间分布关系的观测资料,初步提出了疏勒河冲积扇地下水溢出带空间移动的时间框架。

横断山地区末次冰期冰碛物石英光释光测年的适应性

为了探讨青藏高原东部地区冰碛物光释光测年的可行性,在横断山脉北部竹庆盆地硬普沟3列侧碛垄上采集了7个样品,提取出38～63μm的石英,用单片再生剂量法(SAR)测量等效剂量(De),并对样品光释光信号的有关物理特性进行了研究.结果表明:SAR程序的循环比在可接受范围之内,热转移信号的贡献<4.2%,不会对研究样品的等效剂量测定产生明显影响.剂量恢复实验表明SAR程序能恢复实验室的已知剂量,说明SAR程序适于所研究样品的等效剂量测定.每个样品的等效剂量都大致呈对称分布,表明样品在埋藏前晒退良好.光释光年代结果(15～60ka BP)显示了较好的内部一致性,并且与地貌关系相符,整体上也与前人的研究结果相一致.

中国黄土释光测年与应用:过去、现在与未来

中国黄土释光测年走过了近40年的历程,这对于推动释光测年技术的进步和黄土古气候古环境研究的深入有重要意义。本文针对中国黄土(以黄土高原为主),简要回顾了以多片法混合矿物热释光(TL)和红外释光(IRSL)测年技术为主的早期(20世纪70年代末期至21世纪第一个十年初期)探索阶段的发展,重点阐述了以成熟的单片再生剂量(SAR)法石英光释光(OSL)技术和延长测年年限的多种方法并存为特征的目前(21世纪以来)研究进展。同时,系统论述了释光测年技术在晚更新世以来中国黄土古气候古环境研究中的意义,如在年代标尺建立、粉尘堆积速率变化重建、地层对比与划分、轨道和亚轨道尺度气候演变与气候事件揭示等方面的应用。另外,也对将来中国黄土释光测年技术的发展方向和其在古气候古环境研究领域的应用前景进行了简单展望。

水成沉积物回授光释光测年可行性初探

通过对滹沱河冲洪积物、阳原盆地湖相地层细颗粒石英天然热转移光释光(TT-OSL)信号测量、回授剂量恢复测试以及简单多片光释光(OSL)与回授光释光(Re-OSL)测量结果对比等,探讨了细颗粒石英回授光释光在水成沉积物测年中应用的可能性。结果表明,冲积样品回授光释光信号没有随深度逐步增加的规律,而湖相样品热转移光释光信号随深度逐渐增大;冲洪积物细颗粒石英样品回授光释光不能得出剂量值,剂量不能恢复;而湖相样品回授实验室附加剂量与测得的剂量在2%的误差范围内一致,说明回授光释光测年在一定时间范围内对于湖相样品测年是可行的;细颗粒石英回授释光在测量>10万a的湖相样品年龄方面具有很大的潜力。

光释光测年中石英样品提纯方法的改进

为了解决光释光前处理中遇到的传统方法无法获得满足纯度石英的问题,通过大量对比实验,结合玻璃工艺中石英分离研究成果,最后获得了新的石英提纯流程,与传统方法相比,新方法通过化学分离避免了密度变化对石英长石分离的影响,从而解决了斜长石和岩屑在传统的重液分离中无法剔除的问题,新方法能够获得满足纯度要求和量要求的石英,同时,新方法比传统方法实验室工作效率更高。

水成相沉积物细颗粒石英光释光综合生长曲线的建立与应用

选择中国不同地区的冲洪积相等水成相沉积物样品,根据其简单多片再生法（SMAR）测量数据建立了细颗粒石英光释光信号的综合生长曲线（Standardised growth curves,SGC）。对未知年龄的水成相沉积物细颗粒石英样品,通过测量其天然光释光信号和试验剂量响应信号,并利用上述SGC方程可计算出其等效剂量值。将此值与简单多片再生法（SMAR）测量结果相比较,统计得出对于天然等效剂量为12~65Gy的样品,其误差可达19%;对于天然剂量〉65Gy的样品,其误差更大;对于等效剂量〈12Gy的样品,最大误差也达25%。实验表明,应用这个SGC估计未知年龄样品的等效剂量值范围,再对样品采用简单多片再生法（或单片再生法）进一步测量,可大大节省测量时间。

长江三角洲晚第四纪陆-海交互地层的光释光年代学

长江三角洲地层的年代学研究对探讨晚第四纪以来我国东部沿海地区陆海交互作用历史以及海岸地貌的形成与演化具有重要价值。本研究选择长江三角洲YZ07和EGQD14两支钻孔开展系统光释光(optically stimulated luminescence,OSL)测年研究,总结前期已发表的50个年代数据并收集整理该区域相关钻孔的年代地层资料,探讨在可靠的年代框架约束下晚第四纪长江三角洲沉积地层演变特征,取得了以下几点认识:(1)在长江三角洲地区,常规OSL测年以较细石英颗粒OSL测年效果较为理想;对粗颗粒石英,若存在长石包裹体对石英OSL信号的影响,建议用脉冲释光测年(POSL)技术加以解决。(2)以YZ07孔为例,14C测年和OSL测年结果对比表明在三角洲海岸地区,14C测年方法建立的年代地层框架需要谨慎对待,建议在此区域开展年代地层学研究时可以尝试将两种测年方法结合使用,以确保年代地层框架的准确和可靠。(3)针对争议较大的氧同位素3阶段(MIS3)沉积环境问题,EGQD14孔给出了新的年代学证据,认为MIS3阶段(约30—50 ka)长江三角洲可能是陆地河流相沉积环境为主导,这也得到了区域相邻的几支钻孔沉积记录的佐证。(4)两支钻孔从年代学角度证实了前人关于末次盛冰期(Last Glacial Maximum,LGM)以来长江三角洲发育下切河谷的沉积学判识和地层学论断。此外,多钻孔的年代地层学特征也验证了全新世时段海平面变化控制下的长江三角洲及海岸演变的时空动态。

海原断裂带刺儿沟剖面烘烤次生黄土的光释光测年及其地质意义

选择海原活动断裂带刺儿沟剖面2个烘烤次生黄土样品LEDL0588H和LEDL0365的细颗粒石英,采用改进后的单测片再生法(SAR)和简单多测片再生剂量法(SMAR)进行了一系列实验研究。2个样品细颗粒石英的光释光信号均以快速组分为主,其等效剂量(DE)的预热坪实验表明,在180～260℃的预热温度范围内均能获得基本一致的DE值。SAR法测量不同预热温度下的释光感量变化、剂量恢复实验和LN/TN比值的关系以及SMAR法测量中LN/TN比值与预热温度的关系的研究表明,文中所采用的流程能有效地校正测量过程中释光信号感量变化。2种方法均适用于采自不同层位的2个烘烤样品细颗粒石英的OSL测年,并获得了非常接近的OSL年龄。2个样品最后一次被烘烤的时间可能代表的是同一时期的人类活动。

西南天山明尧勒背斜河流阶地沉积物的光释光测年

晚第四纪细颗粒河流阶地沉积物的准确定年是当前光释光测年研究中的一个难点。利用简单多片再生法(SMAR)、单片再生法(SAR)等对新疆西南天山喀什前陆盆地明尧勒背斜喀浪勾律克河阶地沉积物样品的细颗粒石英光释光(BLSL)信号、混合矿物红外释光信号(IRSL)和红外后蓝光释光信号([Post-IR]OSL)进行测量。通过对比同一样品的细颗粒石英BLSL、混合矿物IRSL和[Post-IR]OSL的等效剂量值,认为细颗粒石英简单多片再生法是河流阶地沉积物释光测年最为适用的方法之一。对于细颗粒混合矿物而言,由于长石矿物的异常衰退,对于等效剂量De>70Gy的样品,其IRSL等效剂量值均偏小;其[Post-IR]OSL等效剂量值仍需慎重使用。通过对同一样品细颗粒石英多个测片的单片再生法等效剂量值分布以及简单多片再生法多个测片校正后天然释光信号强度的一致性判断,认为样品LEDL03-87q,LEDL03-86q和LEDL04-54q在沉积时的光晒退是不均匀的,采用最小等效剂量组分来计算沉积年龄。

黄河中游河谷地区三种粒径石英的光释光测年对比

利用光释光测年（OSL）技术当中的单片再生剂量法（SAR），测定了黄河中游泾河和洛河河谷含特大古洪水滞流沉积物夹层的全新世黄土-古土壤沉积物的年龄。通过对前处理分离提纯三种不同粒径石英样品的测定研究，发现利用氟硅酸和氢氟酸两者结合溶蚀该研究区域的中～粗颗粒石英的方法，提纯石英颗粒样品的效果比较好，且分离获得的40～63μm石英颗粒量最多。相对90～125μm和4～11μm，40～63μm石英的等效剂量相对标准偏差（RSD）最小，为2．7%-9％，De值比较集中。对于同一样品，4～11μm石英的光释光年龄偏大，90～125μm的偏小，而40～63μm石英年龄与考古年龄等最为接近，说明40～63μm粒径石英可用于该区域的黄土古土壤的年龄断代，从而为其古洪水事件的年龄断代提供更多可靠的数据和方法。

Daybreak 2200型自动化光释光测量仪的初步定量评估

确认和定量检验释光自动化测量系统的性能指标和系统误差是释光年代学实验室非常重要的一项工作。用细颗粒石英和热释光CaSO_4:Tm剂量片对Daybreak 2200型自动光释光测量仪长时间光激发/辐照对比邻测样的影响以及辐照泄漏、辐照源开关时间作了系统检测。长时间蓝光激发时比邻测样细颗粒石英发生非线性光晒退,激发10ks时其OSL信号损失不大于15%(光强为最大功率的95%),而对更远位置的测样则几乎无影响。机载^(90)Sr/^(90)Yβ放射源在长时间辐照时对比邻测样的影响约为0.02%,对更远位置的样品几乎无影响。Daybreak 2200型测量仪机载β源的快门开关时间约为0.22s(相当于～0.01Gy),β放射源在快门关闭时的泄漏极其微弱,测量时可不予考虑。12个代表性测片位置在测量时具有非常好的一致性,相对标准偏差不超过3%,具有非常低的系统误差。

湖光岩砂石的释光剂量研究

采集湖光岩玛尔湖周围部分岩洞内的岩样及岩壁下和湖岸边的砂土样品,用粗颗粒法测量它们的热释光和光释光;用复合作用剂量响应模型分析热释光和光释光剂量响应,并计算对应的热释光和光释光古剂量。结果表明:相同采样点的样品,热释光和光释光古剂量间都存在一些差异;不同采样点样品的释光剂量相差很大;热释光古剂量测量值较准确的样品,光释光古剂量测量值与热释光测量值无显著的数量级差别。此测量分析对第四纪火山考古有一定参考意义。

北美五大湖区晚更新世劳伦泰德冰盖演化年代学综述及石英光释光测年的初步尝试

北美五大湖区的安大略湖北岸Don Valley Brickyard、Scarborough Bluffs、Bowmanville Bluffs剖面共同构成了北美东北部最长也是最厚的陆地第四纪沉积记录,较完整地记录了晚更新世劳伦泰德冰盖(the Laurentide Ice Sheet)的演化.晚更新世劳伦泰德冰盖演化的重建有赖于这些经典剖面中重要沉积地层单元的准确年代学控制.传统的地层年代学主要是依靠少量14C年代,将主要的混杂堆积单元(diamicton)解释为气候变冷环境下的冰川扩张,并与指示全球冰量变化的深海氧同位素曲线一一比对建立起来的.这样建立起来的年代学存在很大的不确定性.20世纪80-90年代的少量热释光年代也不相吻合,最近的13个长石红外释光定年则只集中于Bowmanville Bluffs的一个分层,并未建立整个剖面的地层年代学,使这些经典沉积剖面的年代学一直没有得到系统的建立.应用石英光释光SAR-SGC法测试了Bow manville Bluffs剖面Glaciofluvial Sand单元的2个冰水沉积样品,年代结果分别为(41.6±3.8)ka、(48.1±4.4)ka,分析表明这一年代结果偏老,石英颗粒可能晒褪不完全.由于大测片无法识别晒褪不完全的颗粒,因此,测试更多的剖面序列的光释光年代并尝试采用粗颗粒小测片或单颗粒技术解决样品颗粒晒褪不完全的问题将是必要的.

青藏高原东缘黄土石英光释光信号积分区间选择

光释光信号积分区间的选择对等效剂量(De)的估算有重要影响。光释光衰减曲线并非单一的指数衰减,而由多个指数衰减函数组成,且每个衰减函数代表不同的信号组分。因矿物晶格陷阱类型不同,各组分有不同的衰减率、热稳定性等。本文对采自青藏高原东缘4个典型黄土分布区的黄土样品进行了系统的石英光释光组分分析和背景区间扣除研究。结果发现:(1)高原东缘黄土石英光释光信号由快、中、慢组分组成,并以快组分占主导,适合用单片再生剂量法测定等效剂量;(2)不同背景区间扣除对小于10 Gy样品等效剂量结果影响较小,误差范围内一致;(3)对大于10 Gy样品,选取早、晚不同背景区间扣除其等效剂量结果差异显著,两者差值占晚期背景扣除所得De值的10%—38%,且有随De值增加而增大的趋势,因此计算大于10 Gy样品De时应慎重选择积分区间。

河南渑池仰韶人遗址区黄土冲沟阶地的释光测年研究

地貌变迁与古人类活动的关系一直是地理学研究的一个重要科学问题。仰韶文化是黄河流域最为重要的新石器人类文明之一,文章以河南渑池仰韶遗址区内西沟冲沟为研究对象,尝试建立仰韶人类活动与遗址区内冲沟地貌形成的先后关系。渑池仰韶遗址区地处黄土高原东南缘黄土堆积区,文章利用释光测年方法测定了西沟冲沟阶地上覆堆积黄土的年代,粗略重建了阶地形成的时间为大约距今3万年和12万年前,分别对应深海氧同位素(MIS)3阶段和5阶段。而该时期渑池仰韶区域尚无古人类活动记录,所以释光测年结果证明仰韶遗址区内的冲沟完全是自然成因的,与遗址区仰韶人的地表活动无关。

长江三角洲全新世沉积物光释光测年研究

长江三角洲是研究古海岸沉积环境演化的理想区域。选取长江三角洲平原一支长岩芯钻孔上部55 m层位的沉积物进行光释光(optically stimulated luminescence,OSL)测年研究。根据沉积物粒度特性,在实验前处理过程中,提取100~200μm或63~100μm粗颗粒石英矿物进行OSL测年。测年样品的预热坪与剂量恢复实验表明选择180℃作为预热条件较为合适,石英OSL信号衰退曲线以快组分为主。条件实验结果、等效剂量分布以及各测片的循环比、热转移等方法学层面的实验结果表明,OSL测年技术对该孔的沉积物测年具有适应性和可靠性。通过年代—深度关系模型,建立该段地层中全新世以来的年龄框架。依据该孔的年代地层序列并结合前人工作,探讨全新世以来长江三角洲的沉积演化。

光释光技术在我国海岸晚第四纪沉积测年中的应用

位于陆地与海洋交界的海岸系统,对环境变化反应敏感,海岸沉积是记录区域及全球环境变化的重要载体.但海岸沉积动力环境复杂,多存在沉积物的侵蚀、搬运与再沉积现象,或缺乏14C测年所需的有机质材料,因此年代问题是海岸第四纪地层研究的难点.光释光测年技术（OSL）主要通过石英或长石矿物的释光信号,确定沉积物的埋藏年龄,测年范围从近百年到几十万年.OSL的快速发展为海岸第四纪地层年代确定提供了有利条件,特别是单片再生剂量法的提出,提高了光释光测年结果的准确度和精度.OSL测年需要根据样品的年龄与性质,进行测年矿物、测量程序条件及粒级的选择.文章基于近年来石英和长石光释光测年技术的发展,结合我国海岸第四纪地层断代中已发表的500多个光释光年代数据,探讨光释光测年技术在海岸第四纪沉积物定年中遇到的常见问题及应对策略,包括测年矿物的选择（石英vs.长石）、样品的晒退、剂量率、石英信号的组分、长石包裹体等.对这些问题的认识有助于对光释光测年结果准确度的评估,可以更好地服务于海岸晚第四纪沉积研究.

大同火山烘烤层的光释光年龄

对山西省大同市东水头村和于家寨两个点的第四纪火山玄武岩下伏烘烤层样品,进行了细颗粒石英光释光(OSL)测年研究。初步结果显示,对于大同火山烘烤层样品,应用简单多片OSL法能够获得有价值的火山活动年龄估计。光释光测年结果表明山西大同地区第四纪至少存在两期火山活动,一期发生的最小年龄为17万年,另一期发生在距今8.5万年左右。

甘孜黄土细颗粒石英光释光测年初步研究

采用简单多测片再生（SMAR）法对川西高原甘孜黄土的甘孜一A剖面的部分样品进行初步光释光测年研究。使用细颗粒（4—11lam）石英进行测试。对样品09GZA03的SMAR法等效剂量（D。）的预热坪实验表明，在200℃-260℃预热温度范围内能获得一致的D。值，但剂量恢复实验表明，对小于240Gy的样品本文的测试流程和条件较有效，更高剂量会明显偏低。使用SMAR法对剖面上间距0.3m采集的9个连续样品的细颗粒石英进行了Dc测试并计算出相应的年龄，显示了很好的Dc值及年龄随埋深变大的特征，表明SMAR法可用于甘孜黄土的细颗粒石英OSL测年，但对于天然剂量大于240Gy的样品（相应OSL年龄～5．5万年），其测年结果可能会偏低。