继承性宇生核素对暴露测年结果影响的定量分析方法探讨

宇生核素暴露测年过程中,通常假设在样品最后一次暴露前,样品中的宇生核素（继承性宇生核素）浓度为0。然而,大量的测年数据研究发现,样品的暴露年代结果会受到继承性核素的影响从而高估地貌的真实年代。因此,如何降低继承性核素对暴露年代结果的影响或者定量分析继承性核素的影响程度不仅可为地貌演化提供准确的年代数据,而且对宇生核素暴露测年技术的研究具有重要意义。因此,本文以宇生核素暴露测年技术在冰川地貌中应用为例,通过分析继承性核素的研究概况,并结合宇生核素暴露测年原理,探讨继承性核素对测年结果影响的定量分析方法。研究结果表明： ① 通过样品中 n ( 26 Al)/ n ( 10 Be) 值\[即同一样品中宇生核素Al 26 与Be 10 浓度（单位为atom/g）的比值\]以及同一地貌位置多个的样品年代数据分布情况可初步判断测年结果是否受到继承性核素的影响;② 通过现代冰川冰碛物中宇生核素的浓度可以定量分析继承性核素对暴露测年结果的影响; ③ 通过计算冰碛垄顶部和一定深度（＞2~3 m）样品的宇生核素浓度差,可以减少继承性核素的影响。本研究内容对冰川地貌宇生核素暴露测年具有重要意义。     

原地生成宇宙成因核素测年技术思考(一):稳态侵蚀等式解出的ε是当前地表侵蚀速率

原地生成宇宙成因核素测年技术可以方便地计算出地表的暴露年龄和侵蚀速率,从而成为研究地表演化过程的有力工具。在利用原地生成宇宙成因核素测年方法研究地表的侵蚀过程中,常常将稳态侵蚀状态下浓度与侵蚀速率的关系式所计算出的侵蚀速率当成暴露时间内的地表平均侵蚀速率,这其实是不准确的。本文通过数学计算和理论推导,证明由当前稳态侵蚀关系式解出的侵蚀速率是地表当前侵蚀速率(或称为最后恒定侵蚀速率),显然与地表平均侵蚀速率所代表的地质含义是不同的。     

原地生成宇宙成因核素测年技术思考(三):暴露、侵蚀、埋藏、再暴露和地表升降过程的双核素投影

双核素稳态侵蚀岛投影是原地生成宇宙成因核素测年技术中判断样品是否具有复杂暴露历史和估计侵蚀速率的常用方法。暴露、侵蚀、埋藏和再暴露的投影图可依据传统核素浓度计算等式利用计算机编程绘出。利用新推出的地表持续抬升与下降过程中样品的核素浓度与生成速率(及加速率)、侵蚀速率及暴露时间的计算等式,对其26Al/10Be浓度比值相对于10Be浓度/10Be生成速率比值投影分别进行了计算机模拟,发现下降样品的投影可高于或右偏于稳态侵蚀岛,而抬升样品的投影仍然在稳态侵蚀岛内。利用持续地表下降,可以解释已往文献数据中一次性暴露样品投影高于或右偏于稳态侵蚀岛的"不合理"现象,而持续抬升对投影结果的影响类似于侵蚀,因此如果忽略抬升,计算的暴露年龄结果将偏小。     

应用河流阶地10Be深度剖面计算千年至十万年尺度流域平均古侵蚀速率

古侵蚀速率的时空变化规律是研究构造-气候-地表侵蚀之间耦合关系的重要线索。已有的研究多侧重于百万年(10⁶)或百年(10²)尺度上的侵蚀速率限定, 但对千年至十万年(10³~10⁵)尺度上的侵蚀速率限定较少。河流阶地的发育能够延续千年至十万年, 其沉积记录保留了大量流域侵蚀信号, 为建立该时间尺度上的流域古侵蚀速率记录提供了理想的数据支撑。本研究介绍了一种千年至十万年尺度上的流域平均古侵蚀速率计算方法。基于河流阶地¹⁰Be深度剖面, 约束阶地表面沉积物的¹⁰Be继承浓度和阶地面废弃年龄, 进而计算出多期阶地发育期间的流域平均古侵蚀速率。随后, 以青藏高原东北缘北祁连西段为例, 基于山前6条河流(自西向东分别为石油河、白杨河、北大河、洪水坝河、丰乐河和马营河)已发表的16个阶地¹⁰Be深度剖面数据(共81个¹⁰Be样品)和7个现代河道沉积物的¹⁰Be浓度数据, 建立了北祁连西段约200 ka以来的流域平均侵蚀速率记录(共23个侵蚀速率值)。结果表明, 北祁连西段千年至十万年尺度上的流域平均古侵蚀速率变化趋势与气候波动曲线之间存在较强的对应性, 揭示了气候变化是引起流域地表侵蚀的关键因素。上述实例证明, 应用河流阶地¹⁰Be深度剖面可有效地计算千年至十万年尺度上的流域平均古侵蚀速率, 并有助于深入剖析构造、气候和地表侵蚀过程三者之间的潜在关系, 进而推动活动造山带地区定量地貌学研究的发展。

     

青藏高原地区宇生核素暴露年代数据存在问题探讨

青藏高原是第四纪古冰川研究的理想区域也是宇宙成因核素(terrestrial cosmogenic nuclides,TCN)暴露测年技术应用的天然实验场所。然而,现有的TCN测年数据与先前学者基于其他测年手段的研究结果不一致,显得相对年轻。为了探索其原因,本文尝试对青藏高原1594个TCN测年数据进行统计分析。研究结果表明:1测年样品中97%的样品是漂砾样品,测年数据中约有93%的年代数据小于130 ka;2 280组(n≥3)漂砾样品年代数据中大约76%的漂砾组数据变异系数大于10%,而基岩和羊背石样品组测年数据变异系数较低、相对集中;3冰碛垄表面漂砾样品的不等时暴露与后期侵蚀可能是造成TCN年代数据结果偏年轻的主要原因。本研究可为青藏高原地区冰川地貌TCN暴露年代研究提供重要启示。     

基于宇宙成因核素~(10)Be的青藏高原东南部地区末次间冰期以来地表岩石剥蚀速率研究

地表剥蚀速率是衡量地貌演变的一个重要因子.本研究利用原地生成宇宙成因核素10Be对青藏高原东南部地区地表岩石剥蚀速率进行了首次测定.结果显示,自末次间冰期以来,青藏高原东南部地区的地表岩石剥蚀速率不超过60 mm/ka,平均剥蚀速率值约为27.1±10.2 mm/ka,这一结果与其他高海拔地区基岩剥蚀速率值一致.高原东南部地区地表岩石剥蚀率同时受构造活动和气候尤其降水量等因素的制约.与高原内部干旱、半干旱地区相比,青藏高原东南部地区的剥蚀速率偏大,但均在同一个数量级范围内.高原东南部地区较高原内部干旱区剥蚀速率大的原因主要是由于降水量的差异所致.