西域砾岩宇宙成因核素26Al/10Be埋藏定年探索

西域砾岩是分布于青藏高原北缘天山、昆仑山一带的一套晚新生代砾石堆积地层,获知其可靠的年代信息对于理解高原隆升及地貌演化过程尤为关键.宇宙成因核素26Al/10Be埋藏测年是近年来发展起来的同位素测年新技术.本文对帕米尔高原西昆仑山山前的两个西域砾岩剖面采集的砾石样品进行了26Al/10Be埋藏测年分析.简单快速埋藏模式计算获得亚马勒剖面西域砾岩下部混合砾石样品的埋藏年龄＞3.5Ma,对该剖面西域砾岩上部5个样品加权平均得到的年龄为2.11+0.60/-0.46Ma;另一处奥依塔克西域砾岩生长地层底部砾石样品的埋藏年龄在0.46 ～ 7.12Ma.研究表明,研究区的西域砾岩堆积具有穿时性.本文是26Al/10Be埋藏测年方法应用于西域砾岩年代学研究的一次有益探索和尝试,并对在西域砾岩26Al/10Be埋藏测年中存在的问题进行了探讨.     

IN SITU COSMOGENIC NUCLIDE BURIAL DATING:RECENT PROGRESSES AND PROSPECTS IN CHRONOLOGICAL STUDIES OF EARLY HOMININ SITES IN CHINA

本文介绍26Al/10Be埋藏测年的基本原理和最新进展,并分析了其数据误差的主要来源:仪器测量引起的计数统计误差和相关物理常数引起的系统误差.该法最重要的假设前提为“简单恒态侵蚀模式”,同一层位多个石英质砾石26Al-10Be等时线和21Ne-26Al-10Be三核素埋藏测年法有可能揭示样品是否符合这一假设前提.取自周口店第1地点第8～9层的3件石英质石制品和1个石英砂样的29Al-10Be等时线过坐标原点,且其斜率给出的年代与单个样品年代的加权平均值在误差范围内吻合,为这些样品没有系统显著偏老倾向的有力证据.宇生核素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”,样品为广泛分布的石英矿物,应可为我国早更新世人类遗址年代系列的建立作出重要贡献.     

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定年方法初步研究北大核心CSCD

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。     

陨石中宇宙成因核素~(10)Be和~(26)Al的化学分离纯化

陨石离开其小行星母体直至降到地球表面期间,受到宇宙射线的照射,产生一系列包括10Be和26Al等的放射性核素。10Be和26Al的含量及其比值记录了宇宙射线辐照历史,而陨石降落到地球表面后,它们的衰变又提供了测定其降落时间,即居地年龄的方法。10Be和26Al由加速器质谱测定,样品需分离纯化。为此,开展了陨石样品Be和Al的分离纯化实验。通过模拟样品的条件实验,建立了Be和Al分离纯化的化学流程,其回收率分别达到89%和70%。在此基础上,分离并测定了一个降落型普通球粒陨石(吉林陨石)非磁性部分的10Be和26Al的含量。结果显示,吉林陨石26Al/10Be的比值为5.005,远大于两者的饱和比值(2.72),说明吉林陨石经历了短期的暴露辐射,这一结果与吉林陨石第二阶段的暴露年龄0.4Ma一致。整个化学流程的10Be/9Be和26Al/27Al空白分别为(4.33±0.46)×10-14和(6.59±4.66)×10-15,其中前者接近于该仪器的空白测量值,而后者则接近于仪器的检测限2.3×10-15。     

陨石中宇宙成因核素10Be和26Al的化学分离纯化

陨石离开其小行星母体直至降到地球表面期间,受到宇宙射线的照射,产生一系列包括10Be和26Al等的放射性核素.10Be和26Al的含量及其比值记录了宇宙射线辐照历史,而陨石降落到地球表面后,它们的衰变又提供了测定其降落时间,即居地年龄的方法.10Be和拍26Al由加速器质谱测定,样品需分离纯化.为此,开展了陨石样品Be和Al的分离纯化实验.通过模拟样品的条件实验,建立了Be和Al分离纯化的化学流程,其回收率分别达到89%和70%.在此基础上,分离并测定了一个降落型普通球粒陨石(吉林陨石)非磁性部分的10Be和26Al的含量.结果显示,吉林陨石26Al/10Be的比值为5.005,远大于两者的饱和比值(2.72),说明吉林陨石经历了短期的暴露辐射,这一结果与吉林陨石第二阶段的暴露年龄0.4 Ma一致.整个化学流程的10Be/9Be和26Al/27Al空白分别为(4.33±0.46)×10-14和(6.59 ±4.66)×10-15,其中前者接近于该仪器的空白测量值,而后者则接近于仪器的检测限2.3×10-15.     

富钴结壳的~(10)Be、~(26)Al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~(10)Be、~(26)Al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~(10)Be、~(26)Al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~(10)Be和~(26)Al进行分离、纯化及AMS(Accelerator Mass Spectrometry)测量分析。利用~(10)Be浓度和~(10)Be/~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■) mm/Ma和(14.25■) mm/Ma。而~(26)Al因为大量衰变及~(27)Al载体的加入而未得到可靠的分析结果,因此,~(26)Al定年须进一步探索。     

宇生核素26Al/10Be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 ～ 75 μm阴离子交换树脂取代原用的75 ～ 150 μm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％.     

暴露测年样品中26Al和10Be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。     

黄土高原黄土和红粘土~(10)Be地球化学特征

充分认识元素和同位素在不同环境条件下的地球化学行为,是运用元素和同位素示踪环境变化的前提。对来自于黄土高原的黄土、古土壤和红粘土样品的宇宙成因核素10Be测量和化学成分分析,以及各种化学淋溶实验表明：10Be主要以吸附状态赋存于粉尘沉积物粘粒矿物的表面,部分已结合进自生的粘土矿物中;在粉尘沉积物风化过程中10BC与9Be和Al的活动性相似,基本没有发生迁移,其原因是连续沉积的粉尘含有大量的碱性物质,阻止了10Be的解吸附和淋滤;沉积和风化作用导致了10Be浓度与化学指标在黄土－古土壤和红粘土剖面中的协同变化。     

10Be和26Al在地表形成和演化研究中的应用

地球表面丰富多样的地形、地貌是地球内外动力相互作用的结果。宇宙射线辐射地表岩石、沉积物等产生的¹⁰Be和²⁶Al放射性核素（半衰期分别为1．5Ma和0．71Ma）,它们的浓度主要取决于由地理位置和地形、地貌条件所决定的宇宙射线辐射的通量和时间,从而能够记录地表的形成和演化历史。因此,宇宙成因核素是研究地表形成历史和作用过程的有力工具。     

高分辨10Be记录与黄土地层定年

利用Ｂ／Ｍ地磁极性倒转层位０．７３ＭａＢ．Ｐ．时间参考点，通过黄土剖面_１０Ｂｅ变化曲线与深海ＳＰＥＣＭＡＰδ_１８Ｏ变化曲线匹配拟合，求得洛川黄土剖面０．７５Ｍａ以来的相对连续时标。时标精度约５０００—１００００ａ。由于０．１５Ｍａ以来洛川剖面加密取样以及_１０Ｂｅ、δ_１８Ｏ两曲线之间更好的相关性，_１０Ｂｅ相对时标精度与ＳＰＥＣＭＡＰδ_１０Ｏ时标精度大体相同，即３０００—５０００ａ。各时期_１０Ｂｅ通量与黄土堆积速率之间存在十分好的线性相关关系，展示了一条崭新的地层定年途径。黄土_１０Ｂｅ记录３５０００ａＢ．Ｐ．处的Ｒａｉｓｂｅｃｋ峰可被用作地层时间参考点。黄土_１０Ｂｅ／(２６)Ａｌ值、黄土石英中“就地”成因_１０Ｂｅ／(２６)Ａｌ值以及“就地”成因_１０Ｂｅ浓度等均可望应用于黄土地层精确定年。     

Records of cosmogenic radionuclides Be, Al and Cl in corals: First studies on coral erosion rates and potential of dating very old corals

We present results of measurements of cosmogenic ¹⁰Be, ²⁶Al and ³⁶Cl, and the indigenous (intrinsic) concentrations of the stable elements Be, Al and Cl in 120-200 kyr old corals from Barbados and Puerto Rico. The concentration levels of these radionuclides in the corals lie in the range 10⁴ to 10⁸ atoms/g. A comparison of the measured nuclide concentrations with those expected to be produced in the corals by nuclear interactions of energetic cosmic radiation shows that (i) the radionuclides ²⁶Al and ³⁶Cl are derived from in situ cosmic ray interactions in the corals after their formation, but that (ii) the radionuclide ¹⁰Be owes its provenance in the coralline lattice primarily due to incorporation of dissolved beryllium in seawater in the lattice structure of the corals.     

深海沉积物10Be记录研究

DSDP519钻孔¹⁰Be测定结果表明，在B／M，M／G两地磁极性倒转期间，¹⁰Be产生率均约增加20％。DSDP519孔δ¹⁰Be曲线与DSDP502孔δ¹⁸O曲线具有明显的正相关关系。CT85－5钻孔¹⁰Be曲线在34000±3000aB．P存在明显的峰，峰值比正常值高出2．5倍，⁹Be，Zn变化曲线中均未观察到此峰，与Vostok冰芯¹⁰Be峰在时间上属于同期。这进一步说明了此时期内¹⁰Be浓度增加是全球性的，只能归因于¹⁰Be产生率的增加。Raisbeck峰讯号可以成为某些储存库精确时标。     

吉林延边地区浅成热液金(铜)矿床的~(40)Ar/~(39)Ar激光探针测年与成矿时代讨论

延边地区是中国东北部陆缘浅成热液金铜矿床发育的地区之一,广泛发育着浅成热液金矿床、中温热液金(铜)矿床和中深成中高温热液富金铜矿床(类斑岩型);富金铜矿床的成矿时代发生在105～102 Ma,为了进一步确定浅成热液金矿床与中深成中高温热液富金铜矿床的成矿动力学背景,采用流体包裹体的~(40)Ar/~(39)Ar激光探针定年法,对该区典型浅成热液金矿床进行了精细的年代学测定,获得刺猬沟金矿床、五星山金矿床和杜荒岭金矿床的脉石矿物石英流体包裹体的~(40)Ar/~(39)Ar等时线年龄分别为(141±7)Ma、(123±7)Ma和(107±6)Ma,其中刺猬沟金矿床((141±7)Ma)和五星山金矿床((123±7)Ma)的脉石矿物石英流体包裹体含有过剩放射性成因~(40)Ar,而杜荒岭金矿床((107±6)Ma)的脉石矿物石英流体包裹体几乎不含或含极少量过剩放射性成因~(40)Ar。结合最新获得的相关地质体的精细年代学成果,认定该区浅成热液金矿床成矿作用均发生在早白垩世晚期,或发生在早白垩世晚期火山喷发、浅成岩浆就位之后,其形成环境与富金铜矿床一致,为古太平洋板块向亚洲大陆正北向俯冲转入Izanagi-Farallon板块西向俯冲的构造转换期。     

浙东南某些中生代侵入岩体的^40Ar—^39Ar年龄测定

采用~(40)Ar~(39)Ar定年技术测定了浙东南几个侵入于磨石山群中的燕山期中酸性岩侵入体的年龄。梁弄岩体的石英闪长岩和二长花岗岩的年龄为101Ma,龙王堂岩体的花岗岩和钾长花岗岩的年龄均为110Ma,山头郑石英闪长岩年龄为108Ma,洪公石英正长岩的年龄为124Ma。此年龄范围与早白垩世太平洋洋底快速扩张期相当。     

北秦岭二郎坪岩群~(40)Ar/~(39)Ar坪年龄特征及其地质意义

对来自二郎坪岩群的白云母、角闪石用阶段升温法进行了~(40)Ar/~(39)Ar年龄谱研究,结合二郎坪岩群地质特征,认为白云母近似直线年龄港的评年龄（111．2Ma）及角闪石稳定评年龄（121．5Ma）代表了二郎坪岩群最后一次热事件的时代;角闪石与白云母封闭温度的不同以及角门石的成分与结构环带导致二者坪年龄的差异,二郎坪岩群在121．5～111．2Ma曾发生区域变质作用,整个秦岭造山带在此期间仍处于构造活动期。     

The use of in-situ cosmogenic <Superscript>21</Superscript>Ne in studies on long-term landscape development

Cosmogenic Ne isotopes are stable and are routinely used for constraining the timing of events and the rate of surface change beyond the limit that can be studied with radionuclides ¹⁰Be, ²⁶Al, and ³⁶Cl. Cosmogenic Ne analysis can be used in quartz and in a range of other minerals. Analysis typically requires significantly less material than do cosmogenic ¹⁰Be and ²⁶Al, opening up the technique for small samples—individual pebbles in river sediments, for example. Analysis is easier and faster than for radionuclides, not least because Ne measurements do not require significant chemical procedures. However, the presence of other sources of Ne in minerals tends to restrict the use of cosmogenic ²¹Ne to old landscapes and long exposure durations. In this review we briefly outline the background of cosmogenic Ne production in rocks and minerals at the Earth’s surface, then document the key uses of the technique by highlighting some earlier studies, and finish with a short perspective on the future of the technique.     

10Be and 26Al exposure‐age dating of bedrock surfaces on the Aran ridge,Wales: evidence for a thick Welsh Ice Cap at the Last Glacial Maximum

This paper presents results of the analysis of paired cosmogenic isotopes (¹⁰Be and ²⁶Al) from eight quartz‐rich samples collected from ice‐moulded bedrock on the Aran ridge, the highest land in the British Isles south of Snowdon. On the Aran ridge, comprising the summits of Aran Fawddwy (905 m a.s.l.) and Aran Benllyn (885 m a.s.l.), ²⁶Al and ¹⁰Be ages indicate complete ice coverage and glacial erosion at the global Last Glacial Maximum (LGM). Six samples from the summit ridge above 750–800 m a.s.l. yielded paired ¹⁰Be and ²⁶Al ages ranging from 17.2 to 34.4 ka, respectively. Four of these samples are very close in age (¹⁰Be ages of 17.5 ± 0.6, 17.5 ± 0.7, 19.7 ± 0.8 and 20.0 ± 0.7 ka) and are interpreted as representing the exposure age of the summit ridge. Two other summit samples are much older (¹⁰Be ages of 27.5 ± 1.0 and 33.9 ± 1.2 ka) and these results may indicate nuclide inheritance. The ²⁶Al/¹⁰Be ratios for all samples are indistinguishable within one‐sigma uncertainty from the production rate ratio line, indicating that there is no evidence for a complex exposure history. These results indicate that the last Welsh Ice Cap was thick enough to completely cover the Aran ridge and achieve glacial erosion at the LGM. However, between c. 20 and 17 ka ridge summits were exposed as nunataks at a time when glacial erosion at lower elevations (below 750–800 m a.s.l.) was achieved by large outlet glaciers in the valleys surrounding the mountains. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.