石英电子自旋共振（ESR）的地学研究现状与展望

电子自旋共振（ESR）是一种对断层物质、燧石、火山灰和沉积物（水系、风成、冰川）定年的重要方法,它广为接受的测年范围为第四纪。对断层泥和沉积物样品,石英ESR信号的不完全归零往往使ESR年龄偏老,多重ESR中心法和颗粒大小“平顶判据”是判断信号归零特征的两种有效方法。为将ESR测年范围拓展至前第四纪,通常采用石英氧空位在加热转化后极大增强的E’心作为测年信号,但由于石英氧空位形成转化机理不明确,加热后增强的ESR信号与地质年龄的相关性有待进一步验证。近期研究表明石英ESR的封闭温度为49 ℃～82 ℃,可在比磷灰石（U-Th）/He更低的温度区间内研究地球近地表的构造演化过程。释光技术热年代学研究发展迅速,与之测年原理接近的ESR在低温热年代学领域展现了良好的应用前景,它与释光及磷灰石（U-Th）/He可相互比对、共同提高地球近地表构造和地形演化问题的分析精度。     

石英ESR法物源示踪:认识与进展

石英ESR法物源示踪是一种新发展的沉积物源示踪方法。目前,用于沉积物源示踪研究的石英ESR信号心主要有热处理E'心,自然E'心、Al心和Ti心。从研究实例来看,热处理E'心、是物源示踪研究运用最广泛和最成熟的;自然E'心具有很好的应用前景;Al心和Ti心的物源示踪指示意义还处于实验观察和理论探索阶段。从研究对象来看,该方法已成功应用于东亚粉尘主要源区、黄土高原物源时空变化特征、日本群岛风成沉积物源时空变化特征及日本海沉积物源示踪的研究当中。此外,石英ESR法物源示踪在定量或半定量分析河流沉积物源示踪中也表现出了较好的应用前景。随着石英ESR测年技术的不断提高,该方法将在恢复区域性构造运动、地貌演化以及重建区域性的气候演化历史等方面具有独特的优势。     

青海唐古拉沱沱河地区晚更新世河流阶地沉积特征及意义

青海沱沱河地区水系密布、河网交织,沿主干水系河流阶地发育。对沱沱河沿岸不同地段河流阶地进行物质成分及古植物孢粉进行研究,确定了自63.1 kaB.P.(ESR)以来的晚更新世草本植物与木本植物两个古植被演化阶段,相应气候由温凉较干向温和较湿转变。详细的测年(TL、ESR)数据显示,位于基座阶地之上的阶地堆积物为晚更新世97.78 KaB.P.以来堆积而成,推断长江水系在研究区的形成与外泄地质时期为晚更新世早期。     

断层电子自旋共振定年中石英信号强度的影响因素分析

电子自旋共振(ESR)是一种利用矿物在地质环境中的累计辐射能进行测年的技术方法,它采用的测年矿物石英广泛分布,并具有记录断层作用良好的计时零点,是同位素测年的重要补充。ESR信号强度是决定ESR年龄精确度的关键因素,但是各种参数条件对测量结果的影响方式及其程度缺乏系统研究。本文以取自断层带石英的一种顺磁中心——E’心为研究对象,运用单因素重复性实验方法,分析石英ESR定年中5种影响因素与ESR信号强度的相关关系。结果表明,微波功率、调制幅度、扫描宽度是影响ESR信号强度的主控因素,样品管方位及直径对测量结果影响不大。微波功率0.02~0.1 m W、调制幅度0.25~0.4 Gs可作为精确测量断层泥石英E’心普适性的参数区间,过大或过小的扫描宽度均不利于ESR测量,可利用在大扫描宽度条件下先预扫描再精细扫描的方法确定合适的扫描宽度,重复测量后求取平均值可有效降低测量误差。利用本文提出的参数区间及其确定的方法测量断层泥石英的E’心信号强度,能显著提高ESR测量精度。     

金沙江上游某巨型复合型滑坡的基本特征及稳定性分析

在对西南某水电站库区一特大型、多期复合型滑坡所处的工程环境条件、自身结构及各期次滑坡体物质组成特征认真调查和研究的基础上．结合ESR测龄试验研究，对该滑坡的变形破坏机制及形成年代进行了综合分析，并对其稳定性进行了定性评价。     

大柳树坝址区平硐断层的最新活动时代研究

通过重新采集大柳树坝址区主要平硐断层的断层物质,采用ESR测年方法,经过严格的实验室测试程序,给出了这些断层物质年代测试结果,得出这些断层晚更新世以来没有活动,均不属活动断层。     

冻结橡胶加筋膨胀土(ESR)的动力特性研究

作为轻质、高压缩性、弹性大的材料,橡胶加筋土已成功在岩土工程中应用。许多学者对常温条件下的橡胶加筋土进行了一系列静力和动力性能的研究。然而,我国作为世界第三大冻土国家,冻结状态下橡胶加筋膨胀土(Expansion Soil-Rubber,ESR)的动力特性研究还相对处于空白。本文通过低温动三轴试验,研究了冻结条件下橡胶加筋膨胀土(ESR)的动力响应特性,阐释了橡胶掺量对ESR的影响。结果表明:(1)冻结时ESR的滞回曲线呈椭圆形,随橡胶掺量的增加,滞回曲线逐渐变扁平;(2)ESR的剪应力略低于素膨胀土,在橡胶掺量为10%时,ESR的剪应力最小;(3)随着橡胶掺量和剪应变的增大,ESR的剪切模量逐渐减小;(4)在冻结过程中,素膨胀土与ESR的阻尼比皆随剪应变的增加而减小,相比于素膨胀土,ESR的阻尼比要更大。     

冰川沉积类型识别与ESR测年样品采样规范

电子自旋共振(ESR)技术是一种确定物质成分和结构的顺磁性质的分析方法,也能够用于沉积物定年。该方法的测量技术和测年的物理机制等还处于发展阶段。冰川作用过程十分复杂,形成各种类型的冰川沉积物,其顺磁信号的归零机制有显著差异,ESR测年的实验方案也有所差异。因此,识别冰碛物类型,采集合适的样品对于ESR测年的准确性十分重要。冰下融出碛和滞碛经过了冰下磨蚀过程,结构致密,细颗粒基质含量高,石英砂中的一些杂质芯的ESR信号能够衰退。许多冰上融出碛,结构疏松,但细颗粒基质含量高,不但经过了搬运过程中的冰下磨蚀过程使ESR信号衰退,又经历了沉积时的冰上阳光直射过程使信号衰退,一些样品的ESR信号能够完全晒退。冰水湖泊和冰水河流沉积的细砂和粉砂来源于冰下研磨的产物,信号会衰退;在搬运沉积过程中又可能被阳光直射,信号进一步衰退。其它类型的冰碛物的ESR信号衰退机制不明,或粒径不适合用ESR方法测年。采集冰碛物ESR年代样品时,最好同时采集信号衰退机制相同的现代冰碛物样品,以便对照,并用于扣除可能的残留信号。     

四川九寨沟地区黄土的初步研究

九寨沟地区的黄土孤立产出于海拔2300～2800m的洼地中,其内含古风化界面.通过对黄土的物质成分、结构、扫描电镜形貌、孢粉、ESR测年等分析测试,确定其为冰缘黄土,划分了九寨沟地区更新世冰期.     

石英ESR测年信号衰退特征研究进展

电子自旋共振(ESR)测年法是第四纪地质年代学的重要测试方法之一,其测年范围广,特别是对于20万年至百万年尺度的第四纪样品有着重要意义.准确测量古剂量是影响ESR测年法精度和可信度的重要因素之一,而掌握ESR信号衰退特征及机制是获得准确、可信古剂量的重要前提.ESR测年法适用的地质样品种类较多,如热液石英脉、地质断层泥、水系沉积物等,不同样品的ESR信号衰退特征和机制有较大差异.近年来,国内外学者针对不同地质样品中石英ESR信号的衰退特征和机制深入开展了一系列的实验室模拟和野外观测研究,取得了诸多新认识.回顾了近年来在石英ESR信号衰退特征领域取得的进展,特别是水系沉积物石英ESR信号的衰退特征,并展望了这一领域的未来工作重点.     

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.     

四川九寨沟地区黄土的初步研究

九寨沟地区的黄土孤立产出于海拔2 300－2 800m的洼地中，其内含古风化界面。通过对黄土的物质成分、结构、扫描电镜形貌、孢粉、ESR测年等分析测试，确定其为冰缘黄土，划分了九寨沟地区更新世冰期。     

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...     

青海黄河贵德段河流阶地及新构造运动研究

贵德盆地作为青藏高原东北部的一个构造地貌单元,盆地中河流阶地发育,但是阶地的形成时代仍存在很大争议.选择阶地作为研究对象,并从龙羊峡至松坝峡共采集阶地样品10个,进行ESR测年,对测试结果进行了分析研究,建立了T0-T4阶地的海拔、河拔高度序列,分析了贵德盆地新构造运动规律具有间歇性、差异性、不对称性特征.     

湖北襄樊-广济断裂第四纪活动特征初步探讨

利用近年在襄樊-广济断裂研究中获得的有关资料,对该断裂第四纪以来的活动特征进行了初步分析,认为断裂3个几何段自第四纪以来均有不同程度的活动,断层切割地貌面、断层带物质的TL、ESR法年龄结果多集中分布在700～300 ka之间(平均值约500 ka),说明襄樊-广济断裂在第四纪中更新世早中期有过明显活动.历史及现今地震...     

兰州盆地石膏g=2.004峰平均寿命的估算

用热活化技术 ,对兰州盆地庄浪河剖面野狐城组地层中石膏样品的g=2.004峰ESR信号进行了平均寿命的估算。实验结果表明 ,一级动力学方程可能不适于g=2.004峰ESR信号平均寿命的估算。研究中采用几种方法估算了g=2.004峰ESR信号平均寿命 ,并进行了比较。用双二级动力学双活化能模式估算石膏g=2.004峰ESR信号在20℃时平均寿命为2.22×108a。     

西藏班公湖地区竟柱山组时代及其构造意义

上白垩统竟柱山组呈近EW向分布于班公湖–怒江缝合带内,该组以陆相磨拉石建造为特征,角度不整合在蛇绿岩及老的海相地层之上,从早到晚由河流相向湖泊相演化。本文以班公湖–怒江缝合带西段的班公湖地区出露的竟柱山组为主要研究对象,对其岩性特征、沉积环境及形成时代进行了分析,认为竟柱山组为班公湖–怒江特提斯洋全面闭合后的陆相山间盆地沉积,是洋陆转换全面完成之后的陆相沉积。本文首次对班公湖地区竟柱山组进行了ESR年代学、磁性地层学研究,得出了研究区竟柱山组底部砾岩的ESR年龄为92.0±9.0 Ma,古地磁测年显示该组的底界年龄约为96 Ma。班公湖地区在96 Ma左右全面完成了由洋到陆的转换,进入了陆内环境。     

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。     

西沙珊瑚砂屑灰岩的ESR年龄测定

本文报道了13个西沙群岛珊瑚样品的ESR年龄测定结果,并通过与~(14)C年龄的对比,对数据的可靠性及误差来源进行了初步的探讨。结果表明目前的实验误差在±30％范围,在此范围内ESR年龄与~(14)C年龄基本上符合,它表明珊瑚样品是十分适合于ESR年龄测定的材料。ESR方法为研究第四纪珊瑚礁的发育历史,海岸地貌演化及新构造运动提供了一种新的有用的年代学手段。     

沉积物的ESR测年

对沉积物中石英ESR测年的特性进行了较为详细地研究，可用沉积物中石英的Ge心信号进行ESR测年；根据石英E心饱和功率较小这一特性，采用较大的微波功率可以测得较老海洋沉积物（大于0.5Ma）的ESR年龄；石英E心的异常较照剂量响应是判断海岸风成沙环境的一个标志。此外，还介绍了沉积物ESR测年在地质上的应用。