暴露测年样品中^(26)Al和^(10)Be分离及其加速器质谱测定

在已有实验流程基础上,建立并优化了石英样品中Be和Al提取、纯化等实验流程,设计的流程条件实验包括实验试剂、器皿和离子交换柱选择、离子交换树脂分离Be和Al时酸浓度选择等。结果表明,选择钢铁研究总院研制的9Be标准溶液作为10Be样品制备的载体;使用一次性实验器皿;选用4 cm规格的离子交换柱;用0.05 mol/L草酸和0.75 mol/L盐酸混合溶液洗脱吸附于阴离子树脂上的Al,可有效提取、纯化样品中的Be和Al。加速器质谱(AMS)测量结果显示,13组化学空白的10Be/9Be和26Al/27Al比值平均值分别为7.48×10-15和1.96×10-15,与国内已有宇宙成因核素实验室的结果(5×10-15～8×10-15)具有可比性。电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)的测量结果表明,Be、Al回收率分别达90%和60%。基于新建立的实验流程分析了祁连山北侧金佛寺的一个岩石样品,获得了10Be和26Al的暴露年代分别为(10.7±1.0)ka和(10.0±1.2)ka,与前人研究结果一致。

原地生成宇宙成因核素^(10)Be和^(26)Al样品采集及处理

着重介绍原地生成宇宙成因核素10Be和26Al理想样品的特点、野外采集注意事项、实验室分离与纯化以及加速器质谱测量用靶样制备等。

宇宙成因核素^(10)Be,^(26)Al:原理及其在地表过程中的应用

地表岩石中宇宙成因核素10Be和26Al含量是侵蚀速率和辐射时间的函数,通过对岩石中10Be和26Al含量的测定能反映较长时间(103~107a)和较大空间尺度上的侵蚀作用大小和过程.根据10Be含量估算出长江中下游地区平均侵蚀速率为30~60m·Ma-1,攀枝花至三峡长江流域内地表平均侵蚀速率为200m·Ma-1.

^(26)Al/^(10)Be埋藏测年及其在洞穴沉积年代学研究中的应用

长期暴露于地表的石英砂被快速搬入洞穴或埋藏,不再接受宇宙射线辐射,埋藏前所积累的陆地宇生核素26A l和10B e随时间指数衰减。据此用加速器质谱计测定沉积物中石英样品现存的26A l/10B e可计算其埋藏年代。用此方法本文对周口店第一地点的下部地层年代作了初探。此次研究表明自第10层以下的沉积物其年代很可能≥1 M a。

原地宇生核素^(26)Al和^(10)Be剖面定年及其在早期人类遗址年代研究中的应用前景

中、早更新世人类遗址年代的确定对于人类起源与演化的研究具有重要意义.原地宇生核素26Al和10Be浓度剖面定年法可用来测定百万年尺度河流阶地沉积物的同位素年龄,积极开展该法测年研究有望填补我国早期人类遗址如许家窑、郧县曲远河口等地点同位素地质年代研究的空白.本文简述该法的基本原理并展望其应用前景.

利用宇宙成因核素^(10)Be,^(26)Al估算流域侵蚀速率的原理与应用

地表侵蚀是地貌演化的外营力。定量估算地表侵蚀速率,探讨其与构造活动,气候变化的响应和反馈是地学研究的重要课题之一。利用河流阶地沉积物或盆地沉积物宇宙成因核素(10Be and26Al)可获取流域万年尺度平均侵蚀速率时间序列,弥补了热年代学获得的百万年平均剥露速率和水文观测获得的年代级侵蚀速率之间的环节。地表及其附近岩石中的矿物的原子核受到来自外层宇宙空间的高能宇宙射线粒子的轰击,发生核反应而产生放射性核素,然后被快速埋藏,不再接受宇宙射线辐射。总体上,它们在地表的暴露时间短暂,宇生核素含量低,埋藏后宇生放射性核素随时间流逝而衰减。利用10Be和26Al估算流域古侵蚀速率基于此原理,通过测试河流沉积物或盆地沉积物的年代,结合10Be浓度,进而估算流域的平均侵蚀速率。应用宇生核素方法研究流域侵蚀速率,具有采样简便,精确度高,应用范围广等优势,可以反映更大时间尺度和更广空间尺度上的侵蚀速率变化情况,利用10Be和26Al等核素方法对第四纪至全新世的地表演化进行研究正成为一种重要的研究方法。

^(26)Al/^(10)Be等时线埋藏测年法基本原理与应用简介

介绍了26Al/10Be等时线埋藏测年法的基本原理及其主要应用范围。将应被同时埋藏的一组石英矿物样的26Al-10Be浓度拟合成等时线,从其斜率解得样品的埋藏年代。在如下情况下该法可克服未知参数多于制约方程的困难:1)冰碛物-古土壤序列中古土壤形成年代的研究,以规避继承核素(inherited nu-clide)的干扰;2)因样品埋藏不够深引起的后期生成核素的干扰。此外,依据等时线拟合结果可判断样品是否符合简单恒态侵蚀模式。等时线法的引入,拓宽了埋藏测年的应用范围,并为埋藏测年数据可信度提供了一种有效的验证手段。

宇生核素^(26)Al/^(10)Be埋藏测年法铝化学分析程序的改进

原地宇生核素26Al/10Be埋藏测年法是最近十多年涌现的测年新技术之一,广泛应用于地貌演化、古人类等研究领域,Al回收率及其纯度很大程度上决定着年代结果的精度。美国Purdue大学现用Al分离纯化程序有一些步骤尚待完善。本文通过条件实验,对该程序提出如下修改建议:①用38～75μm阴离子交换树脂取代原用的75～150μm树脂,以减少淋洗液(0.05 mol/L草酸-0.5 mol/L盐酸)体积并实现Al与主要干扰元素Fe、Ti的定量分离;②用阳离子交换法从草酸-盐酸中提取Al,以规避较为冗长的化学法破坏草酸。模拟样品的分析结果表明,经改进的两步骤可实现Al近于定量的回收,全流程Al回收率达91%±5%,纯度为98%。

汉中大佛洞宇宙成因核素26Al/10Be埋藏年龄

汉中天坑群是在我国湿润热带-亚热带岩溶地貌区北界首次发现的岩溶地质景观,已查明区内发育岩溶洞穴160余处,对研究中国南北方乃至全球古地理环境及气候变化具有重要科学价值。目前该区域地貌演化、岩溶洞穴发育研究刚刚起步,尚没有该岩溶区年代学研究成果报道。本文尝试运用加速器质谱仪(AMS)宇宙成因核素^(26)Al/^(10)Be埋藏年龄测试技术,对汉中南郑岩溶洞穴大佛洞内次生沉积石英砾石进行年龄测定,获得^(26)Al/^(10)Be埋藏年龄为(1.07±0.71)Ma,初步限定了汉中岩溶洞穴大佛洞的发育时期;同时获得大佛洞石英砾石样品在埋藏前该流域侵蚀速率为(156.5±73.4)m?Ma-1。

河流阶地样品中石英纯化和宇宙核素^(10)Be和^(26)Al分离方法研究

经历反复埋藏暴露演化过程的河流阶地样品,难以用常规方法将原生宇宙核素10Be、26Al有效分离。本文在前人实验方法基础上,使用人工挑选、磁选仪分选及酸洗方法,分离样品中碳酸盐、含铁矿物及大气生成的10Be,进一步优化了石英提纯实验流程。结果表明:长度为9 cm、内径为1 cm的阴离子交换树脂装置匹配4 mol/L氢氟酸淋滤液,可将B、Mg、Ca、Cr、Fe、Mn、Ni、Ti和Be、Al有效分离,Be、Al回收率分别可达95.7%、85.7%。阳离子交换树脂能有效分离Be、Al,两元素回收率均达到85%。获得10Be/9Be和26Al/27Al流程空白分别为2.19×10-15和1.63×10-15。优化后的实验方法显著提高了河流阶地样品中原生宇宙核素10Be、26Al的纯化效率,且10Be/9Be和26Al/27Al流程空白数值与国内外实验室具有可比性。采用本方法获得了成都平原冲积物10Be、26Al暴露年龄分别是76.36±9.51 ka和69.44±14.13 ka,为评价龙门山前缘隐伏断裂构造特征和活动性提供了年代学依据。

富钴结壳的10Be、26Al定年方法初步研究

大洋富钴结壳的生长速率及其定年测量在研究古大洋环流、古环境及古气候变迁等方面具有重要意义,而宇宙成因核素10Be、26Al因为其测量时间尺度长、精度高,而被视为富钴结壳年代测定的最有效手段之一。本文在前人研究的基础上,对富钴结壳中10Be、26Al定年新方法进行了探究。对采自太平洋的2块富钴结壳样品进行连续的淋滤实验,并对其中1个样品CXD08-1自生相中的10Be和26Al进行分离、纯化及AMS(Accelerator Mass Spectrometry)测量分析。利用10Be浓度和10Be/9Be值计算得到CXD08-1在5~10 mm间的平均生长速率分别为(10.23-0.47^+0.52)mm/Ma和(14.25-0.89^+1.02)mm/Ma。而26Al因为大量衰变及27Al载体的加入而未得到可靠的分析结果,因此,26Al定年须进一步探索。

贵州荔波黑洞碎屑沉积物宇宙成因核素^(26)Al/^(10)Be埋藏年龄

河流下切在岩溶区形成的多级层状洞穴,记录了地体隆升和地貌演化历史,但由于测年手段的限制,国内在这方面的研究一直进展不大。近年来,运用宇宙成因核素得到洞穴碎屑沉积物埋藏年龄的方法,已成为反演山地区域构造-地貌演化的新途径。本文尝试运用宇宙成因核素^(26)Al/^(10)Be埋藏测年技术,对属于贵州荔波地区4层洞穴系统的黑洞(第二层)碎屑沉积物进行年龄测定,假设样品进洞前无埋藏史,测年结果显示黑洞年龄至少有1.06±0.23Ma,并且该地区三岔河流域的侵蚀速率为55.1±2.3m/Ma。这是对该地区洞穴测年的一次新探索,体现出洞穴沉积物宇宙成因核素埋藏测年技术在我国晚新生代地质地貌演化研究方面具有良好的应用前景。

应用宇宙成因核素^(10)Be和^(26)Al追溯环境变迁过程

宇宙成因核素10Be和26Al因其特殊的形成机制、稳定的地球化学行为和相对较长的半衰期,可有效示踪不同时间尺度地球环境演化过程,近年来在追溯地貌演化和第四纪古环境变迁中得到了广泛应用。通过介绍10Be和26Al的生成机制,大气成因10Be的应用,原地成因10Be与26Al测年的基本原理、影响因素和采样及实验注意事项等,为进一步拓展宇宙成因核素10Be和26Al应用研究提供有益参考。

宇宙成因核素^26Al/^10Be埋藏测年法在宁夏沙坡头黄河砾石阶地年代研究中的应用

本文利用宇宙成因核素^26Al/^10Be埋藏测年法对宁夏沙坡头地区黄河左岸的T5、T6、T8和T9阶地开展了年代学研究。采用简单快速埋藏模式获得4级阶地的^26Al/^10Be埋藏年龄分别约为0.25Ma、0.36Ma、0.59Ma和1.06Ma，如果考虑后期剥蚀作用的影响（E≈5m/Ma），则4级阶地的年龄分别约为0.42Ma、0.39Ma、1.02Ma和1.59Ma。本研究未发现砾石大小与^10Be、^26Al核素浓度及^26Al/^10Be比值有明显相关性。

汉中罗汉洞宇宙成因核素^26Al／^10Be埋藏年龄

汉中天坑群是在我国北纬32°N湿润热带-亚热带岩溶地貌区北界首次发现的岩溶地质景观,已查明区内发育岩溶洞穴300余处.洞穴中保留有丰富的古地下河冲积物、次生化学沉积物等,可能为研究岩溶地下河演化及中国南北方乃至全球古环境及气候变化提供宝贵素材.目前鲜有该区域相关年代学研究成果报道.本研究运用加速器质谱仪（AMS）宇宙成因核素26Al/10Be埋藏年龄测试技术,获得陕西汉中岩溶洞穴罗汉洞内次生沉积石英砾石的埋藏年龄为1.51＋1.54/-0.88Ma,初步限定了该地区岩溶洞穴的发育年代,同时获得石英砾石样品埋藏前的流域侵蚀速率为138.9±76.5 m/Ma.中国早更新世中期是一个以温暖气候为主的时期,湿润的热带、亚热带气候和季风气候对中国南方喀斯特景观的形成起关键作用.早更新世中期较高的温度和降雨量可能是陕西汉中地区岩溶洞穴发育的主要原因.早更新世区域构造剥蚀事件为该地区岩溶洞穴发育提供了必要条件.

东南极内陆格罗夫山地区基岩暴露年龄研究

采自东南极内陆格罗夫山地区两个冰原岛峰的五个基岩样品的原地生成宇宙成因核素1 0 Be和2 6Al测试结果表明 ,这五个样品的最小暴露年龄都在 2Ma左右 ,远远早于末次冰期极盛期 (LGM )。结合野外工作表明 ,格罗夫山地区中晚上新世以来至今冰盖厚度至少下降了 2 0 0m ,从那时起到现在 ,包括末次冰期极盛期 (LGM)在内 。

东南极格罗夫山萨哈罗夫岭漂砾暴露年龄初探

首次对格罗夫山地区漂砾的暴露年龄进行的研究表明,萨哈罗夫岭冰原岛峰的两块漂砾样品的^(10)Be最小暴露年龄分别为1.24±0.11Ma和1.37±0.12Ma,^(26)Al最小暴露年龄分别为0.90±0.12Ma和0.44±0.04Ma。萨哈罗夫岭附近冰面上的漂砾样品的^(10)Be和^(26)Al最小暴露年龄分别是0.47±0.3Ma和0.44±0.04Ma。考虑到误差,萨哈罗夫岭三块漂砾的最小暴露年龄与相近高程的基岩样品的最小暴露年龄基本一致。因此,在利用原地生成宇宙成因核素测年技术对东南极内陆格罗夫山地区的冰川消涨历史进行研究时,基岩和漂砾暴露年龄所反映出的冰川演化历史是明显吻合的。

冰碛垄表面碎屑物质宇生核素暴露测年可行性研究

原地生宇宙成因核素(宇生核素)^(10)Be和^(26)Al暴露测年技术已广泛应用于各种地貌年代测定,尤其是在冰川地貌年代测定中备受青睐。多数学者通常选择冰碛垄表面散布的冰川漂砾作为测年对象。然而,冰川漂砾在暴露测年研究中存在暴露后期翻转、不等时暴露等问题,不仅影响冰川地貌测年的精度,而且难以获得较老的冰川地貌年代。冰碛垄表面碎屑物质,一直附着于冰碛垄"表面",可以规避冰川漂砾测年存在的不等时暴露问题,而且可以减少测试样本量、降低测试费用。因此,本文尝试探讨利用冰碛垄表面碎屑物质进行暴露测年研究的可行性,可望为较老冰川地貌暴露测年研究提供新的思路。

渭河三阳川盆地最高级阶地的年代厘定及其对河谷发育的指示意义

青藏高原东缘水系的演化历史长期存在着重大争议,鉴于任一水系的形成演化都是通过主要河谷的发育及其不断延展与整合完成的,因此确定河谷发育的起始时代是研究水系演化的关键。本文针对渭河上游三阳川盆地最高级阶地形成时代的研究,发现李家小湾河流阶地砾石层的ESR年代为1.26±0.15 Ma和1.32±0.19 Ma,26Al/10Be埋藏年代为1.45±0.70 Ma和1.04±0.43 Ma,说明该段河谷形成于早更新世晚期。综合青藏高原东缘夷平面、剥蚀面与河流阶地的研究成果,推断该区现代河谷系列主要形成于1.2 Ma以后,河流平均下切速率较高,为0.1~0.32 m/ka,指示了中更新世以来该区快速的地表抬升与河谷发育过程;而其前少数地段的先成河谷下切速率介于0.04~0.29 m/ka之间,说明区域地势总体低平,地表过程以剥蚀夷平为主,即高原东缘的现今水系格局主要是第四纪期间构造和气候共同作用下河流侵蚀的产物。

原地宇宙成因核素(TCN)测年靶标制备——以第四纪冰川研究中的应用为例

自20世纪80年代以来,得益于高能加速器质谱的发展及其分析精度的提高,TCN测年技术得到了快速发展,并被成功应用于解决诸多领域关键性的年代学问题研究中,对地学的发展也起到了革命性的推动作用。TCN测年由测年靶标制备、AMS测量及数据分析等步骤组成。其中测年靶标制备直接影响AMS的测量结果,进而影响可靠年代学框架的建立与古气候环境的重建。测年靶标制备首先是代表性样品的采集,继而是所用靶标矿物的提纯,再者是所测元素的分离提取,最后是靶标压制。此处以第四纪冰川研究中应用较为广泛的TCN放射性核素10Be与26Al为例,结合冰川侵蚀与沉积地貌的分布及其特征,从样品采集、石英提纯、10Be与26Al核素的分离提取及最后的靶标压制等方面展开论述,以期为初涉第四纪冰川研究的学者提供TCN测年靶标制备的理论指导,同时也为地学其他研究领域该测年技术的应用提供参考。