藏南裂谷区晚第四纪泉华的ESR测年适用性研究

藏南裂谷区泉华(硅华和钙华)是受区域构造运动控制的水热活动产物，其形成年代对研究该区域水热活动历史有着重要意义。电子自旋共振(ESR)测年法是一种测定泉华年龄的有效测年手段。但存在硅华样品成分复杂，其ESR测年信号具有混合叠加、相互干扰的现象，影响ESR信号的读取；且应用ESR测年法对藏南的钙华样品研究较少，不利于全面掌握藏南水热活动历史等问题。因此对藏南泉华样品ESR测年适用性的研究将有助于指导藏南地区泉华ESR测年的准确性，同时为开展区域构造活动研究提供扎实的年代学基础。该文选取藏南阿里—日喀则地区搭格架热田区的硅华样品和夏康坚温泉区的钙华样品，开展了泉华样品的ESR信号选取和附加剂量影响、钙华ESR信号热稳定性探究，进而得到相对准确的泉华发育年代。研究结果表明：搭格架热田区第三、四级阶地处硅华分别形成于81±16 ka、177±20 ka,夏康坚温泉区河漫滩和第一级阶地处的钙华分别沉积于106±32 ka、264±26 ka。辐照剂量方面，藏南泉华样品在0～7680 Gy范围内对人工附加剂量响应良好；温度方面，硅华受封闭温度影响较小，钙华g=2.0034心信号在20～250℃范围...     

第四纪沉积物测年新进展

由于沉积环境和沉积物类型与成因的差异,第四纪沉积物岩性、组成会随时间变化,并且结构和厚度在空间上也可能发生明显变化,使得长期以来难以测得其准确年代。论文对K/Ar法和⁴⁰Ar/³⁹Ar法、玻璃陨石法、铀系定年、氨基酸外消旋法、宇宙成因核素法、电子自旋共振定年等各种方法的定年范围和测定对象进行了介绍,分析了第四纪测年方法新进展存在的主要问题和改进途径。要提高所测年代结果的可靠性和准确度,不仅需要丰富的地质工作经验,还需要选择最恰当的定年方法,并且尽可能用多种定年方法进行交叉对比。随着第四纪环境演变及全球气候变化等方面的研究日益受到地质学者的关注,相信第四纪沉积物定年方法在全球气候变化、环境演化等研究领域具有更加广阔的发展前景。     

钙华测年中不同方法的对比研究

通过^14C法、α-铀系法和等离子体质谱（ICPMS）-铀系法对四川黄龙张家沟钙华进行定年对比，以期达到寻找到钙华测年最佳方法的目的。结果表明：ICPMS测年法由于样品需要量极低，比较容易获取高纯度的碳酸盐样品，不但使年龄数据更接近钙华沉积的真实年代，而且还具有样品可反复测量、易于操作等优点，从而使该法成为钙华测年的最佳方法。     

海洋沉积物测年方法综述

海洋沉积物是研究古气候变化、海平面升降、地球化学循环等重大科学问题的载体之一,精确的测年结果是上述研究的重要前提。随着海洋沉积物测年理论、技术设备不断突破,测年方法如²¹⁰Pb法、¹³⁷Cs法、AMS¹⁴C测年、光释光法、古地磁定年、天文轨道调谐法、氧同位素曲线对比、电子自旋共振法、铀系法等层出不穷。文章总结了海洋地质中沉积物常用测年方法的基本原理、适用对象及测年范围,梳理了不同测年方法的优、缺点,便于科研人员研究不同类型的海洋沉积物时合理选择测年方法。各种测年方法都有其局限性,为得到更精确的年代标尺,可对同一研究对象使用多种方法进行测年,相互验证,提高测年准确度和精度。     

THE COMBINED ESR/U-SERIES DATING OF FOSSIL TOOTH FROM EARLY PLEISTOCENE ARCHAEOLOGICAL SITES IN CHINA

电子自旋共振与铀系联合法测定动物牙齿化石年代是目前我国早期人类活动遗址年代学研究中一种比较可行的测年手段.本文简单介绍了这一方法并探讨了其在测年中的一些基本问题,研究显示:1)对于早更新世地点的牙齿样品,采用双饱和指数函数拟合古剂量优于目前普遍采用的单饱和指数拟合;2)计算样品内部剂量时,在没有铀析出的情况下,US模式与早期(EU)和线性(LU)模式相比可以更客观的重建样品中铀的吸收历史;3)对于外部剂量在总剂量中所占比重较大的样品,在无法采用等时线法测年的情况下,野外γ剂量率的实地准确测量至关重要.电子自旋共振与铀系联合法有望应用于我国早更新世考古遗址的测年,但方法本身还需不断完善和发展.     

ESR测年技术在第四纪冰川年代学中的研究综述

近些年,宇宙成因核素暴露年代、光释光和放射性碳埋藏年代等方法在第四纪冰碛物的年代测定中已经取得显著进展.但对于第四纪冰川沉积物10万年甚至百万年以上的冰碛物样品的埋藏年代和暴露年代,由于方法自身问题或沉积物后期地质地貌过程的改造,使上述方法存在定年方面的挑战.而电子自旋共振（ESR）广泛的测年范围,使其在第四纪样品的测年中发挥着不可替代的作用.目前,石英ESR信号的衰退特征已有许多研究进展,但是对于冰碛物中的ESR信号的研究还很少.ESR测年方法由于缺乏测年机理的研究,西方学者和国内一些测年学者对这种方法的定年存有疑虑.因此,我们在典型冰川区开展对冰碛物中石英砂ESR信号变化的机理研究,得到人工研磨可以使ESR信号强度下降到原来值的53%~69%,但并不能使ESR信号完全归零.如果在以后的研究中能够找出这些残留信号值大小,并予以扣除,将会大大提高ESR冰碛物测年精度.在今后的研究中应探求其测年机理,提高测试样品的石英纯度,增强ESR测年信号的精度,使这种方法成为冰碛物交叉测年中独立可信的测年方法之一,为第四纪冰川研究中的老冰碛物的定年提供准确的年代依据.     

山西娘子关泉钙华记录的MIS12/11以来的气候和植被历史

对山西娘子关绵河不同阶地上沉积的泉钙华进行了高精度的230Th定年和碳氧稳定同位素组成测定。结果发现,绵河II级阶地沉积的娘子关泉钙华的最老年龄在407～466ka,远老于早前通过钙华中的石英砂热发光法(TL)获得的年龄,即绵河II级阶地上的娘子关泉钙华是在中更新世MIS12/11阶段形成的,而非原来认为的是晚更新世的产物。由此推测,绵河III级阶地娘子关泉钙华形成的年代更早,可能是中更新世的MIS14/13阶段。230Th测年获得的绵河I级阶地顶部的钙华形成于5ka前,即是在全新世中期以前形成的。结合钙华规模及其碳氧稳定同位素组成分析进一步发现,上述绵河三级阶地上的娘子关泉钙华均主要是湿热气候下的产物。然而,自II级阶地钙华形成至今,气候总体上在向干冷方向发展,泉域植被则呈现退化的趋势。     

云南赤土仙人洞石笋黑碳年纹层的发现及其意义

<正>早在1926年, Allison^[1]就报道了美国宾州Bear’s Cave石笋的层状生长特征; 1960年,Broecker等^[2]报道了美国加州Moaning Cave一个覆盖了人类股骨的钙华,该样品有1206个可识别的和200个被掩盖的环状韵律层,经放射性碳同位素定年,被认为这些韵律层为年层,可能反映了沉积方式的季节性变化; 1993年,Baker等^[3]通过微层计数与铀-钍定年,发现二者在误差范围内一致,     

黄龙钙华210Pb计年与现代沉积的环境变化研究

本文以黄龙钙华岩芯为主要研究对象, 利用210Pb定年技术在测定年轻碳酸盐样品短时间尺度上的优势建立了研究区近100年来高精度的年代标尺及环境记录; 通过碳氧稳定同位素的分析, 讨论了钙华稳定同位素记录与器测气候数据的相关性特征, 并与其他定年技术所获得的结果进行了相互验证。研究区钙华δ18O在1908~2004年时段内的变化范围为?12.13‰~?10.42‰, 平均值为?11.23‰, 变化幅度达到了1.7‰。同属西南季风区、由于海拔效应和距离水汽来源远近不同等因素的影响, 在同时段内黄龙钙华δ18O的变化范围和变化幅度都比董歌洞和Kahf Defore洞的δ18O记录要大, 说明处于中纬度、高海拔的黄龙钙华相对于低海拔的董歌洞和Kahf Defore洞石笋对气候环境的响应可能更加敏感。     

原地生成宇宙成因核素在地学研究中的应用

传统测年方法(14C、热释光、光释光等)无法直接测量地貌面或基岩面的形成年代,利用宇宙生成核素定出的年代可以直接计算地质、地貌体的暴露年代和埋藏时代。随着测量仪器的长足进步,特别是加速器质谱(AMS)检出限(可测至106原子)的大幅度提高,原地生成宇宙成因核素定年技术给地貌学带来了革命性的变化,因此宇宙生成核素被广泛应用于古气候学、构造地质学、火山年代学及古地磁学等。本文阐释了原地生成宇宙核素定年方法的基本原理,并在地学领域应用的现有基础上,从冰川、断层、阶地等研究对象出发,以沉积物埋藏年龄、地表侵蚀速率、断层滑动速率等为研究内容,具体描述该定年技术在冰川地貌、构造地貌、地貌过程及地貌演化研究中的国内外研究现状,以及应用中尚待解决的诸如核素产生速率与空间、时间关系;样品地质、地貌条件对结果造成的不确定性等问题。     

年轻火山岩年代学研究进展、问题及展望

针对年轻火山定年这一难题,回顾了适用于其定年的几种方法,重点介绍了40Ar/39Ar法在(超)年轻火山岩定年方面的进展及存在的问题,同时对U-Th不平衡,U-Th/He,14C,宇宙成因核素3He和21Ne等定年方法在火山岩及火山沉积地层中的应用进行了简单的介绍,对不同手段联合定年、方法的互补性及新方法的发展做了展望。指出基于稀有气体质谱的40Ar/39Ar法和宇宙成因核素3He和21Ne定年是(超)年轻火山岩定年最具潜力的方法,它们可以对火山喷出物直接定年,随着国内先进质谱的引进和定年平台的建立,这些手段应成为中国年轻火山岩年代学开拓的新方向。     

黄龙钙华纹层石特征与成因分析

为了探究黄龙钙华纹层石剖面褐-白相间混积纹层的特征与成因,对黄龙钙华样品进行了采集和分析。通过微波消解法分析不同颜色纹层钙华样品有机碳含量,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、元素分析仪等对样品的晶相、形貌、元素和Mg/Ca比等进行了分析。结果表明,黄龙钙华褐-白纹层有机碳含量、Mg/Ca比存在明显差异,褐色纹层有机碳含量、Mg/Ca分别高于相邻的白色纹层,有机碳的含量随着沉积顺序(由老到新)逐渐变大。钙华剖面年层中的褐-白相间纹层不仅受到微生物、植物等生物的影响,还受不同温度、水动力等气候因素的调控,即黄龙钙华剖面年层中出现褐-白相间纹层为生物-气候双成因。其结果可为寻找黄龙钙华沉积过程中生物参与证据提供一定的理论基础。     

黄龙钙华有机碳测定方法的对比研究

中国四川黄龙钙华不仅具有重要的旅游价值,其有机碳含量对确定区内钙华沉积规律和环境生物的作用与贡献也具有重要意义。钙华有机碳测定的前提是有效去除无机碳,较好保留有机组分并测定,才能够准确地为生物参与钙华沉积提供依据。本文采用酸溶法、消解法、容量法对钙华有机碳含量进行了测定,结果表明:酸溶法会改变有机碳在钙华中所占质量分数,测试结果偏高,并且相对标准偏差(RSD)为23.73%~30.95%,精度较差;消解法对黑色、黄色两种钙华有机碳的测试较为准确,但对白色钙华的测试精度不够理想;容量法测试结果的RSD为3.27%~11.11%,在测定时受钙华组分中干扰物质和外界因素影响。通过横向对比这3种方法的优缺点和测试误差来源,认为消解法适用于钙华有机碳测定。     

铀系不平衡测年法在我国秦岭南麓黄土钙结核中的应用

秦岭南麓汉江流域上游地区分布着厚达二、三十米的黄土堆积,与秦岭以北地区黄土相比差异明显。汉江流域黄土中的钙结核分布十分广泛,钙结核内壁附着纯净致密的碳酸盐晶体,而秦岭以北黄土钙结核中却少有碳酸盐晶体析出。铀系不平衡测年是一门发展成熟、测年精度高、测年范围相对较广的第四纪重要测年方法,本文尝试利用铀系测年法对汉江流域上游柳陂黄土剖面钙结核样品内的碳酸盐晶体进行了铀系测年分析。柳陂剖面厚约17 m,可辨认出多层古土壤与黄土地层。自柳陂剖面中下部获取的4件钙结核样品测年结果分别为距今115.57±0.66 ka、130.15±0.65 ka、303.97±14.47 ka和356.40±11.60 ka,随着地层深度增加,^230Th年代增长,且与磁化率揭示的土壤地层序列基本一致。所以初步推断柳陂黄土剖面的地层序列为S1、L2、S2-I、S2-II、L3和S3。研究表明,秦岭南麓钙结核的^230Th年龄可为黄土地层的独立定年提供重要参考。根据碳酸盐钙结核形成机制,认为钙结核中碳酸盐晶体的^230Th年代能够指示相应黄土地层的最小年龄。     

铀系年代学中的若干问题

铀系方法是用自然界中较短半衰期核素测定地质年龄的一种方法,原理上可以测到百万年以内,实际上最适应定年范围是40万年以内。它在新地质年代学中部分地填补了~(14)C和K-Ar法定年范围之间的空白。铀系年代学从三十年代中期应用过剩~(226)Ra测定喀拉海铁锰结核的生长速度到现在已有     

COSMOGENIC NUCLIDE BURIAL DATING: THEORY AND APPLICATION

宇宙成因核素埋藏年龄法是继宇宙成因核素暴露年龄法之后发展起来的又一同位素定年法,这一方法主要应用于沉积物定年.宇宙成因核素埋藏年龄法的原理是:具有不同半衰期的成对宇宙成因核素浓度及比值会随时间而发生变化,这些变化可以表示成时间的函数.因此,通过测定石英中成对宇宙成因核素的含量,可以定量化沉积物的沉积时间.宇宙成因核素埋藏年龄法在实际应用中还存在几方面不确定性:测量误差、参数引入的误差以及与地质模型的差异所引入的误差,本文对这些不确定因素进行了讨论.在实际采样过程中,应注意采样点及地质背景尽可能符合地质模型;在样品处理过程中,应保证石英纯度以及选用10Be含量尽可能低的铍载体.在最后,本文例举了宇宙成因核素埋藏年龄法在昔格达湖相沉积和大邑砾岩定年中的应用,以及26Al-10Be-21Ne联合定年.可以期待,这一方法在中国将被广泛地用于研究大型河流演化、中国早期人类的演化历史、第四纪早期冰川发育以及与青藏高原演化相关的构造和沉积问题.     

中国地质科学院地质力学研究所年轻地质体年代学实验室

年轻地质体年代学实验室是“新构造运动与地质灾害重点实验室”的重要组成部分,主要包括电子自旋共振(ESR)测年实验单元、光释光(OSL)测年实验单元、裂变径迹年代学实验单元、铀系年代学实验单元。电子自旋共振(ESR)测年实验单元实验单元简介:成立于1998年,拥有德国布鲁克公司生产的电子顺磁共振波谱仪2台,型号为分别为EMXplus和EMX。可实现定性和定量研究ESR信号。     

西藏多格错仁南岸钙华地球化学特征与钾盐地质意义

西藏多格错仁南岸地区发育有一系列正在沉积的钙华丘和盐泉,泉水具有较高的含钾异常,属于含钾溶滤卤水,因此确定泉水中的矿物质来源成为找钾的关键问题,研究钙华的地球化学特征和成因机制则有助于解决这一问题。区内钙华有原地钙华和碎屑钙华两种类型,且明显富集K、Fe等元素,具有明显的轻稀土富集特征。不同泉眼周围的钙华样品的稀土分配模式基本相同,表明区内钙华的钙物质具有同一来源层位。经过将钙华与区内主要地层的稀土元素特征进行比对,发现这些钙华和索瓦组具有明显的亲缘关系,针对两者的相关性分析也再次表明钙华和索瓦组的亲缘特征。在此基础上,结合区内古地理和古气候资料,认为索瓦组具有较好的找钾潜力。此外,盐泉和钙华的碳、氢、氧同位素数据说明,盐泉的水物质属于大气降水,形成钙华的CO₂则具有深部来源特征,研究区的钙华属热成因钙华。     

西藏谷露热泉型铯矿床年代学及意义

谷露间歇喷泉位于西藏那曲地区那曲县谷露乡西北的桑曲西岸,海拔4700～4750m,现今仍在强烈活动中,其以硅华为主的泉华沉积形成了热泉型中型硅华铯矿床,属印度-亚洲陆陆碰撞效应的产物。本文根据野外第四纪地质与地貌的系统调查研究,将硅华分为南、北两区共5套沉积。由泉胶砾岩组成的第Ⅰ套硅华下伏于南区大硅华台地之下,并越过桑曲而延伸至河东,构成倒数第二次冰期(爬然冰期)冰水沉积的基座。第Ⅱ套硅华组成南区的大硅华台地。由泉胶砾岩组成的第Ⅲ套硅华下伏于北区硅华台地之下,也越过桑曲延伸至河东,构成末次冰期(拉曲冰期)冰水沉积的基座。第Ⅳ套硅华构成北区硅华台地,已被一东西向小沟分为南、北两个小片,均由数列小的硅华锥组成。第Ⅴ套硅华则为现今仍在活动和堆积的硅华锥。根据9个样品的U系法测年结果,并参考野外地貌与第四纪地质的研究结果,可将这5套硅华的铯矿床的形成,划分为如下5个阶段:第1阶段虽暂缺年龄数据,但可按地貌部位和地层层序,判断其堆积于倒数第三次冰期(宁中冰期)以后,很可能为0.5～0.4MaBP之间的大间冰期早中期;第2阶段为0.38～0.25MaBP,相当于大间冰期晚期至爬然冰期早期;第3阶段为0.22MaBP前后的爬然冰期早期;第4阶段为108.6～17.2kaBP的晚更新世的末次间冰期晚期至拉曲冰期;第5阶段为5.3kaBP的全新世中期以来。由老到新,各期泉华的SiO2含量呈现出明显的降低趋势,而铯含量则呈升高趋势,是随着矿石中SiO2有序度的降低而其他成分被保留在晶格中所致。     

云南白水台钙华景区的水化学和碳氧同位素特征及其在古环境重建研究中的意义

采用水化学仪器自动记录、现场滴定和样品碳氧稳定同位素测试相结合等方法,对云南中甸白水台钙华景区的水化学和碳氧稳定同位素特征进行了综合分析。主要结论是:形成白水台钙华的泉水具有很高的钙和重碳酸根离子浓度,相应地,泉水的CO₂分压显著高于土壤生物成因所能产生的CO₂分压。结合泉水出露的地质条件及其碳稳定同位素特征(^δ13C=-1.23‰)的分析,进一步发现,高CO₂分压主要与深部地热成因的CO₂有关,而非原来普遍认为的“是温暖湿润气候的产物”。可见,白水台钙华属于热成因类钙华。由此,根据白水台不同时代钙华氧稳定同位素组成的差异,对钙华形成时的水温进行了计算。结果发现自白水台钙华形成以来,水温变化高达11℃,即从最老(<35万年)钙华形成时的21℃降至现在的10℃。这可能与本地区强烈抬升导致的气温降低有关,也可能反映出地热对水温的影响在降低。此外,本文对用热成因类钙华进行古环境重建研究中值得注意的问题也做了讨论。这些问题包括放射性碳测年中“死碳”(来自深部碳酸盐碳和深部CO₂)的干扰及由深源CO₂和CO₂自水中逸出导致的钙华¹³C富集,后者在利用类似热成因碳酸盐沉积的^δ13C进行古植被重建时也是必须考虑的问题