^(26)Al/^(10)Be埋藏测年法及其在我国早期人类遗址年代研究中的应用

本文介绍基于原地宇生核素26Al和10Be埋藏测年的基本原理:地表石英矿物与次级宇宙射线发生核反应,生成26Al和10Be,两者之比为6.8∶1。若长期暴露于地表的石英被快速深埋,不再接受宇宙射线照射,已积累的宇生放射性核素将随时间流逝而衰减。因26Al比10Be衰变快约一倍,两者之比也将按指数规律随时间衰减,由此可测定埋藏事件的年代。本文并讨论了这一测年新技术的假设前提和限制其应用的多种因素。试用该法于周口店第1地点第7—10层的结果为770±80ka,支持洞穴方解石质谱铀系测年的结果。26Al/10Be埋藏测年法理化基础坚实,独立于其他测年技术,应用范围正值我国年代研究的"盲段",所需样品为广泛分布的石英矿物,应可为我国早期人类演化可信年代系列的建立作出重要贡献。

^(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%。

^(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。

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。

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。

大洋沉积物中^(10)Be和^(26)Al的浓度变化与定年

１０Ｂｅ和２６Ａｌ都是长寿命宇宙成因放射性核素（半衰期分别为１．５１和０．７Ｍａ）。在深海沉积物剖面上１０Ｂｅ浓度随深度的增加并不是成简单的指数衰减，而往往表现出较大幅度的起伏和跳跃，沉积物中１０Ｂｅ的初始浓度不仅仅取决于１０Ｂｅ的海底通量，而且还与沉积物的成分以及沉积速率密切相关，１０Ｂｅ在广海海水中的滞留时间可以达到５００～３０００年，这意味着在沉积到海底之前１０Ｂｅ与９Ｂｅ可能已混合均匀，虽然不同海域海底沉积物表面可交换离子相和自生相１０Ｂｅ／９Ｂｅ比值变化很大，但在一个洋盆之内却相对一致并且与洋底海水接近。

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.

宇宙成因核素^(26)Al/^(10)Be约束贵州涟江流域沉积物埋藏历史

贵州喀斯特地区位于青藏高原向丘陵地貌转换过渡带,区内发育多级层状地貌面,是研究区域构造-气候-剥蚀耦合作用的天然实验场。本文测定了贵州省惠水县境内涟江I级阶地沉积物中原位宇宙成因核素^(10)Be和^(26)Al浓度,通过暴露-埋藏模型对沉积物埋藏历史和物源进行研究。与前人研究结果相比,涟江流域单核素剥蚀速率(^(10)Be平均剥蚀速率为10.85±0.97 m/Ma)显著低于贵州高原其他流域。结合双核素暴露-埋藏模型,研究结果表明更新世以来沉积物样品可能经历了复杂暴露-埋藏-再暴露过程,其物源可能是异地埋藏或洞穴堆积等非稳态剥蚀区。宇宙成因核素对^(26)Al-^(10)Be联用能有效判别非稳态剥蚀过程,弥补了单核素不能表征沉积物埋藏历史的不足。

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。

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。

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。

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。

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.

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。

渭河盆地北缘口镇关山断裂长期滑动速率

1研究背景。渭河盆地北缘断裂带是鄂尔多斯块体与渭河断陷盆地的边界断裂,在渭河盆地北缘断裂中,晚更新世以来以口镇—关山断裂活动最为强烈,其多次的正倾滑活动留存的断层陡坎在DEM影像中具有清晰的线性特征。20世纪80年代以来,诸多学者先后对口镇—关山断裂展开活动性调查工作。虽然对于断裂的几何展布特征、断错地貌特点和伴生的地裂缝等情况取得了较为具体的认识,但主要局限于全新世以来的断裂活动特征,且部分学者对于该断裂晚更新世以来的活动趋势的判断有着一定的分歧(田勤俭等,2003)。

中国早中更新世古人类遗址年代学研究中两种同位素测年方法的应用与思考

中国早中更新世人类遗址的发现对研究东亚地区早期人类的生存与演化具有重要意义,但这一时段的遗址已超出或接近^(14)C、光释光和铀系等常用同位素测年方法的极限。电子自旋共振/铀系(ESR/U系)联合化石测年和宇宙成因核素^(26)Al/^(10)Be埋藏测年是目前为数不多的能同时对早中更新世遗址地点进行年代学研究的两种同位素测年方法,优势在于可以直接对被关注的考古遗存(如文化层内的动物化石或石英质砾石石制品)进行测年分析,避免了由于测年对象与考古遗存之间地层关系的不明确给测年结果带来不确定性。本文以云南元谋人、北京周口店第一地点、湖北白龙洞和山东沂源人遗址为例,介绍了ESR/U系法和^(26)Al/^(10)Be埋藏测年法在上述早期遗址年代学研究中的应用,并探讨了两种方法存在的局限性。对于洞穴遗址的ESR/U系联合测年,化石年龄的不确定性主要来自于对化石外部剂量率的重建,需要化石有较明确的出土层位;而^(26)Al/^(10)Be埋藏测年需要解决来自于被测沉积物或石制品可能存在的复杂埋藏历史对测年结果的影响。ESR/U系联合化石测年和等时线^(26)Al/^(10)Be埋藏测年方法是目前最可行的早期遗址测年技术手段,在动物群化石组合和磁性地层学等间接测年方法给出的时间框架下,通过上述两种同位素测年方法可以为研究东亚早期人类活动提供更为精细的年代。

青藏高原东南部稻城古冰帽南缘第四纪冰川活动的宇生核素年代研究

通常认为青藏高原东南部第四纪曾发育过一个冰帽——稻城冰帽,然而关于这个冰帽发育的年代和变化的过程,还缺乏足够的年代数据的支撑。本文选自稻城第四纪古冰帽南缘雄古附近的冰碛垄、冰碛台地、羊背石和冰川漂砾进行了宇生核素^(10)Be和^(26)Al暴露年代测定。结果显示,稻城古冰帽南缘至少发生过5次冰川前进事件,每次冰川前进到达最大规模的时间分别为19.0±0.7～19.8±0.7kaB.P.,25.8±0.6～27.4±0.7kaB.P.,52.5±0.9～59.6±1.1kaB.P.,162.2±2.7～287.4±9.9kaB.P.和大于480.2±2.2kaB.P.。根据年龄数据以及空间位置关系的分析,稻城古冰帽很可能形成于约800～600kaB.P.之间,此后冰川的规模呈现出随着时间不断缩小的趋势,可能与该区气候的变干有关。MIS 3的冰川规模比MIS 2大,可能与MIS 3时期气候比MIS 2相对湿润有关。