年轻冰川沉积砾石的晒退特征及其对岩石释光埋藏测年的启示

不完全晒退/晒退不均现象是冰川沉积物释光测年所面临的巨大挑战,这一问题限制了传统颗粒沉积物释光方法在冰川沉积物测年方面的应用。最新发展的岩石释光埋藏测年技术,可以根据释光-深度曲线判断砾石是否经历过充分曝光,是解决冰川沉积晒退不均问题的有效途径之一。本工作选择青藏高原东部硬普沟现代冰川前沿为研究对象,采集130个年轻冰川沉积砾石样品,包括93个现代样品和37个小冰期样品,其中20个现代样品采自地表。首先,运用表_{~2 mm}/饱和信号法区分不同冰川沉积环境中砾石样品的晒退程度;再基于SAR和SGC法初步估算样品的等效剂量及其高估情况;然后,统计砾石样品的特征（磨圆度、球度、颜色、晶粒大小、晶粒相对大小、砾石大小等）与晒退程度的关系,找寻晒退良好的砾石及其特征。结果表明大部分采样点的砾石样品呈现了被晒退的特征,平均20.6%的埋藏砾石的岩芯晒退良好,剂量高估程度低;不同沉积类型样品的晒退程度不一,侧碛垄顶部砾石样品晒退程度最好,冰水阶地和现代冰河砾石样品次之,现代冰川后退碛垄间洼地的冰水沉积砾石样品晒退程度最差,剂量高估较严重;磨圆度较差、球度较低、浅色的花岗岩砾石晒退程度较好。综上,冰川沉积砾石的晒退程度与沉积环境、沉积过程、搬运距离、砾石特征等相关,在进行岩石释光埋藏测年采样时,应综合考虑上述情况。     

Problems and Analyses of Optically Stimulated Luminescence Studies of Glacial Deposits from Daocheng Ice Cap, Sichuan, China

冰川事件是气候波动最直接的地质证据,利用冰川作用过程中形成的冰碛物的年代数据建立冰川事件的时间顺序,是反演冰川演化历史以及区域古气候和古环境的有效途径.然而,由于冰川沉积环境的复杂性,很大程度限制了冰川年代数据的获取.近年来,随着光释光测年技术的不断完善,其应用范围已经扩展到冰川沉积物的年代测定.本文利用光释光(OSL)测年技术对青藏高原东南部稻城冰帽库照日地区系列冰碛垄进行年代测定,试图建立库照日地区冰川事件的年代序列.然而,光释光(OSL)年代结果与先前发表的ESR和宇生核素10Be暴露年代数据不一致,且个别数据与地貌新老关系不符.通过对比分析显示:冰碛物样品埋藏前释光信号的部分晒退以及样品提取的石英不纯,可能导致冰碛物光释光测年的较大误差和不准确性,应该引起足够的注意.     

天山乌鲁木齐河源末次冰期冰川沉积光释光测年

乌鲁木齐河源地区是中国冰川遗迹保存最丰富、地貌最典型的区域之一,是根据冰川遗迹重建第四纪冰川历史的理想地区。大量的研究工作以及技术测年结果也使其成为试验冰川沉积光释光（optically stimulated luminescence,OSL）测年可行性的理想地点。共采集了6个冰碛及上覆黄土样品用于光释光测年。提取38~63 μm的石英颗粒,运用SAR-SGC法测试等效剂量。各种检验表明测试程序是适用的。通过地貌地层关系、重复样品、已有年代的对比等方法,检验该地冰川沉积OSL测年的可行性。结果表明,OSL年代结果与地貌地层新老关系非常吻合,与已有的其他测年技术的年代结果也具可比性,表明这些样品的OSL信号在沉积之前晒退较好,OSL年代是可信的。冰川观测站侧碛垄的OSL年代为14.8±1.2 ka;9号冰川支谷口附近冰碛的OSL年代为13.5±1.1 ka和17.2±1.3 ka;上望峰冰碛的OSL年代为20.1±1.6 ka。综合OSL年代结果与此前其他测年结果,这几套冰碛垄形成于深海氧同位素MIS 2阶段应该是比较统一的认识。上望峰冰碛上覆黄土的OSL年代（10.5±0.8 ka）也印证了该结论。OSL年代指示上望峰冰碛对应于末次冰期最盛期,冰川观测站和9号冰川支谷谷口冰碛对应于晚冰期。下望峰冰碛的OSL年代为36.3±2.8 ka,对应于MIS 3阶段。下望峰冰碛的形成时代,仍有待更多沉积学以及测年工作进一步确定。     

稻城冰帽冰碛物光释光测年研究中遇到的问题及探讨

冰川事件是气候波动最直接的地质证据,利用冰川作用过程中形成的冰碛物的年代数据建立冰川事件的时间顺序,是反演冰川演化历史以及区域古气候和古环境的有效途径。然而,由于冰川沉积环境的复杂性,很大程度限制了冰川年代数据的获取。近年来,随着光释光测年技术的不断完善,其应用范围已经扩展到冰川沉积物的年代测定。本文利用光释光(OSL)测年技术对青藏高原东南部稻城冰帽库照日地区系列冰碛垄进行年代测定,试图建立库照日地区冰川事件的年代序列。然而,光释光(OSL)年代结果与先前发表的ESR和宇生核素10Be暴露年代数据不一致,且个别数据与地貌新老关系不符。通过对比分析显示:冰碛物样品埋藏前释光信号的部分晒退以及样品提取的石英不纯,可能导致冰碛物光释光测年的较大误差和不准确性,应该引起足够的注意。     

玉龙雪山冰川沉积序列OSL定年

位于青藏高原东南缘的玉龙雪山分布有欧亚大陆纬度最低的海洋型冰川,其主峰及周边地区保存了大量清晰完整的第四纪冰川遗迹。研究该区第四纪冰川作用遗迹及其冰川作用史,具有重要的理论与实际价值。应用光释光（OSL）测年技术对玉龙雪山冰川沉积物进行了定年,结合前人研究资料,重建玉龙雪山冰川作用史。研究结果表明：玉龙雪山东麓的末次冰期冰碛物主要形成于晚更新世末次冰期最盛时期,其平均年代约在25ka,西麓末次冰期冰碛物形成年代约为50ka,对应于深海氧同位素3阶段中期（MIS3b）。而倒数第二次冰期的年代在240ka左右,处于中更新世晚期,对应于MIS8阶段,当时玉龙雪山存在多条复式山谷冰川。该研究可为玉龙雪山第四纪冰川作用历史的重新认识以及光释光测年技术在该区的应用提供基础资料。     

释光技术在水成沉积物测年中的应用进展

准确获得水成沉积物的年龄是第四纪年代学重要的前沿问题之一。随着释光技术的发展,水成沉积物释光测年在如下方面有新的进展：具体释光技术的选择、释光测量方法、测年矿物的种类、矿物的粒级和获得等效剂量的统计方法等。线性调整光释光技术能够提取光释光信号中衰退快的组分;单片再生法应用广泛;单颗粒技术在挑选沉积时晒退充分的颗粒方面具有一定的优势;水成沉积物中的石英比长石更易晒退;较多的实验表明水成沉积物中的粗颗粒比细颗粒更易晒退;获得等效剂量的统计模型很多,但尚无一种统计模型适用于所有样品。在此基础上探讨了水成沉积物释光测年在气候、构造运动、冰川进退历史和人类活动主导的土壤侵蚀量变化研究中的意义及今后的研究方向,为全面了解该领域的最新研究进展提供参考。     

释光技术在水成沉积物测年中的应用进展

准确获得水成沉积物的年龄是第四纪年代学重要的前沿问题之一。随着释光技术的发展,水成沉积物释光测年在如下方面有新的进展:具体释光技术的选择、释光测量方法、测年矿物的种类、矿物的粒级和获得等效剂量的统计方法等。线性调整光释光技术能够提取光释光信号中衰退快的组分;单片再生法应用广泛;单颗粒技术在挑选沉积时晒退充分的颗粒方面具有一定的优势;水成沉积物中的石英比长石更易晒退;较多的实验表明水成沉积物中的粗颗粒比细颗粒更易晒退;获得等效剂量的统计模型很多,但尚无一种统计模型适用于所有样品。在此基础上探讨了水成沉积物释光测年在气候、构造运动、冰川进退历史和人类活动主导的土壤侵蚀量变化研究中的意义及今后的研究方向,为全面了解该领域的最新研究进展提供参考。     

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Bowmanville 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.     

天山夏特河流域晚第四纪冰川沉积序列与地貌演化

夏特河源于天山最大现代冰川作用中心托木尔—汗腾格里峰的东北坡,流域内保存有形态较为清晰的四套冰川沉积。这些地形记录了夏特河流域的古冰川变化,对它们进行研究可获得该地晚第四纪以来的冰川时空演化规律。在第三套冰碛夹层中的砂质透镜体里采集了5个OSL年代学样品,应用单片再生（SAR）测年技术测得它们的年龄为（13.3±0.8）~（20.1±1.3） ka。基于测年结果、各套冰碛距现代冰川的远近、冰碛垄的完整程度、冰碛物的风化胶结状况及接触关系,并参阅托木尔—汗腾格里峰南坡与东南坡以及东、中、西段天山其他流域的年代学资料,可初步得出：第一套和第二套冰碛分别沉积于小冰期和新冰期;第三套冰碛形成于末次盛冰期及随后的冰消期,可对应于海洋氧同位素阶段（MIS） 2;保存在河口的第四套冰川沉积及与其相关联的宽阔且长达数十千米的“U”形谷共同指示,它应形成于冰川规模较大的倒数第二次冰期,时间上可对应于MIS 6。     

东天山黑沟流域冰川沉积序列及OSL测年研究

黑沟源于东天山最大现代冰川作用中心博格达峰的南坡. 在第四纪冰期与间冰期旋回中,该流域的冰川均发生过多次规模较大的进退,在谷中留下了较为完整的冰川沉积序列. 这些冰川地形包含有重要的古气候变化信息,对其研究可重建黑沟流域的冰川演化史. 应用OSL对该流域的冰川沉积物进行定年,测定结果表明冰水沉积物（沙质透镜体）比冰碛物更适宜应用单片再生剂量（SAR）测年技术进行测定. 基于测得的年龄并结合地貌地层学原理可初步得出：晚第四纪期间,黑沟流域共发生了5次规模较大的冰川作用,分别为全新世期间的小冰期（16世纪以来冷期的冰进）与新冰期（距今3~4 ka的冰进）,末次冰期晚冰阶（MIS 2）与早冰阶（MIS 4）以及倒数第二次冰期（MIS 6）.     

中国第四纪冰期数值年表初步划分

20世纪70年代以前,我国第四纪冰川冰期主要是根据第四纪冰川遗迹的侵蚀-沉积地貌特征和沉积物的物理化学风化程度的差异划分的相对年代;80～90年代开始有放射性碳和地衣法的测年;90年代以后,采用热释光和电子自旋共振技术测年,获得了我国第四纪冰川的一些数值年代,划分了5次冰期,其时代初步定为:小冰期Ⅲ(1871±20A.D.),小冰期Ⅱ(1777±20A.D.),小冰期Ⅰ(1528±20A.D.);新冰期Ⅲ(1550±70aB.P.,1580±60aB.P.),新冰期Ⅱ(2.8～2.5kaB.P.),新冰期Ⅰ(3.1kaB.P.);末次冰期Ⅳ(YD)(11.5～10.4kaB.P.),末次冰期Ⅲ(24～16kaB.P.),末次冰期Ⅱ(56～40kaB.P.),末次冰期Ⅰ(73～72kaB.P.);倒数第二冰期(相当于MIS6～10),Ⅲ阶段(154～136kaB.P.),Ⅱ阶段(277～266kaB.P.),Ⅰ阶段(333～316kaB.P.);倒数第三冰期(相当于MIS12～16),Ⅱ阶段(520～460kaB.P.),Ⅰ阶段(710～593kaB.P.)。未来的研究趋势是采用宇宙成因核素暴露年代方法和光释光技术在更大的空间尺度上对冰川地貌精细定年,分析第四纪冰川发育的空间差异和异时性机制。     

Style and timing of glaciation in the Lahul Himalaya,northern India: a framework for reconstructing late Quaternary palaeoclimatic change in the western Himalayas

This paper presents a revised glacial chronology for the Lahul Himalaya and provides the most detailed reconstruction of former glacier extents in the western Himalayas published to date. On the basis of detailed geomorphological mapping, morphostratigraphy, and absolute and relative dating, three glaciations and two glacial advances are constrained. The oldest glaciation (Chandra glacial stage) is represented by glacially eroded benches and drumlins (the first to be described from the Himalaya) at altitudes of >4300 m and indicates glaciation on a landscape of broad valleys that had minimal fluvial incision. The second glaciation (Batal glacial stage) is represented by highly weathered and disssected lateral moraines and drumlins representing two phases of glaciation within the Batal glacial stage (Batal I and Batal II). The Batal stage was an extensive valley glaciation interrupted by a readvance that produced superimposed bedforms. Optically stimulated luminescence (OSL) dating, indicates that glaciers probably started to retreat between 43400 ± 10300 and 36900 ± 8400 yr ago during the Batal stage. The Batal stage may be equivalent to marine Oxygen Isotope Stage 4 and early Oxygen Isotope Stage 3. The third glaciation (Kulti glacial stage), is represented by well-preserved moraines in the main tributary valleys that formed due to a less-extensive valley glaciation when ice advanced no more than 12 km from present ice margins. On the basis of an OSL age for deltaic sands and gravels that underlie tills of Kulti age, the Kulti glaciation is younger than 36900 ± 8400 yr ago. The development of peat bogs, having a basal age of 9160 ± 70 ¹⁴C yr BP possibly represents a phase of climatic amelioration coincident with post-Kulti deglaciation. The Kulti glaciation, therefore, is probably equivalent to all or parts of late Oxygen Isotope Stage 3, Stage 2 and early Stage 1. Two minor advances (Sonapani I and II) are represented by small sharp-crested moraines within a few kilometres of glacier termini. On the basis of relative weathering, the Sonapani advance is possibly of early mid-Holocene age, whereas the Sonapani II advance is historical. The change in style and extent of glaciation is attributed to topographic controls produced by fluvial incision and by increasing aridity during the Quaternary. © 1997 John Wiley & Sons, Ltd.     

Timing of Late Quaternary glaciations in the Himalayas of northern Pakistan

Optically stimulated luminescence dating of Late Quaternary glaciogenic sediments was undertaken in critical areas of the Himalayas of northern Pakistan in order to examine the timing of glaciation. The dates demonstrate that several glaciations occurred during the last glacial cycle. In Swat, the Grabral 2 Stade and the Kalam I Stade were dated at ca. 77 ka and ca. 38 ka, respectively. The error on the former date is large and it is conceivable that the moraines may have formed during the early part of Oxygen Isotope Stage 3 rather than during Oxygen Isotope Stage 4. The Kalam I Stade, however, clearly represents a glaciation during Oxygen Isotope Stage 3. The oldest moraines and those at the lowest altitude in the Indus valley at Shatial have an age of ca. 60 ka. These also relate to a major glacial advance during Oxygen Isotope Stage 3. A younger series of moraines, the Jalipur Tillite, and glaciofluvial sands at Liachar in the Indus valley, and moraines at Rampur–Tarshing have ages of ca. 27 ka, ca. 21–23 ka and ca. 15 ka, respectively. These dates show that glaciers also occupied parts of the Indus valley during Oxygen Isotope Stage 2. These dates and the morphostratigraphy show that glaciation in the Pakistani Himalaya was more extensive during the early part of the last glacial cycle and that the local last glacial maximum in Pakistan was asynchronous with the maximum extent of Northern Hemisphere ice sheets. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

The evolution of the terrestrial-terminating Irish Sea glacier during the last glaciation

Here we reconstruct the last advance to maximum limits and retreat of the Irish Sea Glacier (ISG), the only land-terminating ice lobe of the western British Irish Ice Sheet. A series of reverse bedrock slopes rendered proglacial lakes endemic, forming time-transgressive moraine- and bedrock-dammed basins that evolved with ice marginal retreat. Combining, for the first time on glacial sediments, optically stimulated luminescence (OSL) bleaching profiles for cobbles with single grain and small aliquot OSL measurements on sands, has produced a coherent chronology from these heterogeneously bleached samples. This chronology constrains what is globally an early build-up of ice during late Marine Isotope Stage 3 and Greenland Stadial (GS) 5, with ice margins reaching south Lancashire by 30 ± 1.2 ka, followed by a 120-km advance at 28.3 ± 1.4 ka reaching its 26.5 ± 1.1 ka maximum extent during GS-3. Early retreat during GS-3 reflects piracy of ice sources shared with the Irish-Sea Ice Stream (ISIS), starving the ISG. With ISG retreat, an opportunistic readvance of Welsh ice during GS-2 rode over the ISG moraines occupying the space vacated, with ice margins oscillating within a substantial glacial over-deepening. Our geomorphological chronosequence shows a glacial system forced by climate but mediated by piracy of ice sources shared with the ISIS, changing flow regimes and fronting environments.     

唐古拉山东段布加岗日南坡小冰期冰进的10Be暴露测年研究

高寒地区形态独特的冰川侵蚀与沉积地形是过去冰川变化最直接的证据,包含有重要的古气候环境变化信息。根据山地冰川沉积序列,通常将分布在现代冰碛地形外围形态较完好的多列冰碛垄的形成时间推定为小冰期。小冰期冰进的时间与规模是理解与重建近千年以来古气候环境变化的基础及较准确预测未来气候环境变化的关键。本研究应用¹⁰Be暴露测年技术对唐古拉山东段布加岗日南坡拥曲河源区西（主）谷与东（悬）谷中基于地貌关系与沉积序列推定为小冰期的第一套冰碛垄M_W1与M_E1进行定年。测得M_W1冰碛垄4个样品的¹⁰Be年龄分别为（155±23） a、（197±27） a、（218±26） a和（273±31） a;M_E1冰碛垄3个样品的¹⁰Be年龄分别为（262±30） a、（186±28） a和（131±25） a。使用P-CAAT法分析得出它们的年龄为（203±52） a（n=4）和（162±58） a（n=3）。地貌关系、沉积序列、冰碛垄的形态特征、土壤发育与植被覆盖以及测年结果等共同表明拥曲河源区西谷与东谷中的第一套冰碛垄形成于小冰期。结合周边地区的研究成果及古气候环境代用指标可以推断降温是这次冰进的主因。     

Age limit and age underestimation using different OSL signals from lacustrine quartz and polymineral fine grains

As part of a systematic palaeohydrological reconstruction of lake level fluctuations during the Last Glacial Maximum, a transect of cores from ancient Lake Xinias in central Greece has already been studied with respect to pollen, sediment and mineral magnetic analyses. The chronology was based on ¹⁴C AMS dating of terrestrial plant macrofossil remains from peat and clayey peat (Palaeogeog. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 158 (2000) 65). This site thus provides an opportunity for the comparison of fine grain optically stimulated luminescence (OSL) ages of water–lain sediments with an independent chronology. We present here infrared (IR), post-IR blue and blue OSL characteristics of the fine grain sediments from Lake Xinias and a preliminary comparison with independent ages. The equivalent doses based on the IR results are about 40% of those based on post-IR blue stimulation, which in turn are 10–15% below those based on quartz OSL. We discuss the ages derived from the 3 signals in terms of the independent chronology, and draw conclusions about initial bleaching of the quartz and feldspar components, and the reliability of the post-IR blue signal as a chronometer.