地衣测年及其在第四纪年代学上的应用

地衣测年是20世纪50年代提出并逐渐发展起来的一种测年方法,已被应用于冰川地貌、古滑坡、古地震等地质事件的测年中,尤其在侵蚀速率较大、沉积物难以保存的地区具有独特的优势。虽然地衣测年仍不完善、在具体应用中存在一些问题、国内外学者对该方法也有争议,但随着研究的深入以及相关问题的解决,其对于全新世以来地质事件的测年具有广泛的应用前景。本文整理了地衣测年的发展历史和存在问题,并展望了地衣测年的未来发展方向。     

原地宇宙成因核素(TCN)测年靶标制备

自20世纪80年代以来,得益于高能加速器质谱的发展及其分析精度的提高,TCN测年技术得到了快速发展,并被成功应用于解决诸多领域关键性的年代学问题研究中,对地学的发展也起到了革命性的推动作用。TCN测年由测年靶标制备、AMS测量及数据分析等步骤组成。其中测年靶标制备直接影响AMS的测量结果,进而影响可靠年代学框架的建立与古气候环境的重建。测年靶标制备首先是代表性样品的采集,继而是所用靶标矿物的提纯,再者是所测元素的分离提取,最后是靶标压制。此处以第四纪冰川研究中应用较为广泛的TCN放射性核素¹⁰Be与²⁶Al为例,结合冰川侵蚀与沉积地貌的分布及其特征,从样品采集、石英提纯、¹⁰Be与²⁶Al核素的分离提取及最后的靶标压制等方面展开论述,以期为初涉第四纪冰川研究的学者提供TCN测年靶标制备的理论指导,同时也为地学其他研究领域该测年技术的应用提供参考。     

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.     

冰碛垄表面碎屑物质宇生核素暴露测年可行性研究

原地生宇宙成因核素(宇生核素)~(10)Be和~(26)Al暴露测年技术已广泛应用于各种地貌年代测定,尤其是在冰川地貌年代测定中备受青睐。多数学者通常选择冰碛垄表面散布的冰川漂砾作为测年对象。然而,冰川漂砾在暴露测年研究中存在暴露后期翻转、不等时暴露等问题,不仅影响冰川地貌测年的精度,而且难以获得较老的冰川地貌年代。冰碛垄表面碎屑物质,一直附着于冰碛垄"表面",可以规避冰川漂砾测年存在的不等时暴露问题,而且可以减少测试样本量、降低测试费用。因此,本文尝试探讨利用冰碛垄表面碎屑物质进行暴露测年研究的可行性,可望为较老冰川地貌暴露测年研究提供新的思路。     

冰川沉积释光测年： 采样策略与测试选择

释光测年是可对冰川地貌进行直接定年的一种测年技术,已被广泛应用于冰川沉积测年中,推动了第四纪冰川研究的深入发展。但冰川沉积释光测年还没有达到标准化的程度,实际应用中仍有不少问题需要探究,其中最受关注的是冰川沉积物释光信号晒退不完全的问题,即样品在埋藏前因曝光机会有限导致信号没有归零或仅部分归零。冰川沉积释光信号晒退程度与地貌部位和沉积环境密切相关。冰川沉积释光采样需注意几个方面：（1）详细的地貌学和沉积学调查及对采样点的选择;（2）较适合释光测年的冰水沉积和冰缘风成沉积采集及其与冰川作用期次的联系;（3）冰碛夹层中的冰水砂透镜体的选取;（4）冰碛垄采样时垂直与水平方向上的考量;（5）岩石释光测年的发展使砾石成为当前第四纪冰川释光测年采样的一种选择。室内进行释光等效剂量测试时,也有几个关键的选择：（1）粗颗粒石英光释光测年是末次冰期以来冰川作用的首选方法;（2）如果样品年代老于石英测年上限,或者石英不适合测试,则可考虑钾长石后红外高温释光测年方法;（3）单颗粒、小测片和岩石释光埋藏测年技术可以鉴别样品的晒退情况,是目前最适合冰川沉积释光测年的几种选择;（4）如有条件,尝试用不同矿物、不同粒径、不同方法进行测试对比和交叉检验。要获得第四纪冰川释光测年的最佳年代学结果,地貌学、沉积学和年代学的结合是非常必要的。     

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。     

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。     

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。     

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。     

铀系年代学新进展——ICP-MS230Th测年

20世纪 80年代中叶 ,Ｒ .Ｌ .Ｅｄｗａｒｄｓ等发展出ＴＩＭＳ 2 3 0 Ｔｈ测年后 ,α ｃｏｕｎｔｉｎｇ方法便逐步被摈弃。ＴＩＭＳ方法使测年精度提高了 1～ 2个数量级 ,所需样品量和测量时间也大为减少。 90年代末 ,中国科学技术大学开始应用ＴＩＭＳ 2 3 0 Ｔｈ测年技术。而同一时期 ,Ｘ .Ｌｕｏ等在 1 997年首先将ＭＣ ＩＣＰ ＭＳ用于2 3 0　Ｔｈ测年 ,随后Ｊ.Ｈｉｎｒｉｃｈｓ和Ｂ .Ｓｃｈｎｅｔｇｅｒ将ＳＣ ＩＣＰ ＭＳ也用于2 3 0 Ｔｈ测年。由于比ＴＩＭＳ方法具有更省时、省样和提高精度的空间 ,而且有进行微区测年的前景 ,现在…     

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。     

14C-AMS测年在考古学中的应用

14C加速器质谱(14C-AMS)测年技术具有测量精度高、速度快以及样品需求量少的特点,为考古年代学研究提供了一种新的途径.通过对中国考古学中的一些断代难题,例如夏商周断代工程、城头山遗址的环境考古、江西瑞昌铜岭冶铜遗址的14C-AMS测年分析,以及周原黄土地层学与年代学相结合的研究,总结了14C-AMS测年技术在提供可靠的年代、解决考古年代学中微量样品的测年难题方面,具有不可替代的优势.指出考古学的研究既要与地层学相结合,更重要的是与现代高灵敏度的测年技术相结合,并认为14C-AMS测年将成为未来中国考古年代学研究的一个重要方向.     

第四纪冰川测年研究新进展

第四纪冰川研究经历了与经典的阿尔卑斯冰期模式对比,与深海氧同曲线位素对比和技术测年3个阶段.由于近年测年技术的应用,国际上晚第四纪冰川作用研究有喜人的进展,2003年召开的第16届INQUA再度出现第四纪冰川热.我国青藏高原第四纪冰川研究近年也取得了重要进展,初步确定高原各山脉发生最早冰川作用的时间是不同的:天山和祁连山在450～470kaBP的氧同位素12阶段,横断山的沙鲁里山和玉龙山在560kaBP左右的16阶段,东西昆仑山在约700kaBP左右,念青唐古拉山在680kaBP.表明在青藏高原昆 黄运动后的全球历次冰期中,高原各部相继发育冰川,成为了冰期中地球中低纬度山地冰川的王国.     

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.     

宇生核素深度剖面暴露测年的原理与应用

宇生核素暴露测年技术是目前第四纪地貌年代测定最常用的方法之一,由于难以定量化继承性核素以及侵蚀对样品暴露年代的影响(通常假设继承性和侵蚀的影响为0),其测年结果难以反映地貌的真实暴露年代。通过测定地貌剖面不同深度样品的宇生核素浓度,建立“宇生核素浓度—深度”剖面曲线,可同时定量化研究地貌体的暴露年龄、继承性宇生核素浓度以及侵蚀速率,有效地弥补了宇生核素暴露测年中继承性核素以及侵蚀速率不确定性的缺陷。基于蒙特卡洛方法的宇生核素深度剖面暴露测年模型(简称蒙特卡洛深度剖面模型)是最常用的计算模式之一,然而,国内关于该方法的原理及其应用研究相对较少,大大限制了该方法的广泛使用。笔者等详细阐述了蒙特卡洛深度剖面模型的原理及其在冰川地貌、河流阶地、冲洪积扇等地貌测年中的应用。此外,介绍了深度剖面模型的复现、非稳态模型、线性反演模型等其他几种计算模式并进一步探讨了蒙特卡洛深度剖面模型暴露测年技术的野外采样方法,以使其能够广泛应用于第四纪地貌学和年代学研究中。     

宇生核素深度剖面暴露测年的原理与应用

宇生核素暴露测年技术是目前第四纪地貌年代测定最常用的方法之一,由于难以定量化继承性核素以及侵蚀对样品暴露年代的影响（通常假设继承性和侵蚀的影响为0）,其测年结果难以反映地貌的真实暴露年代。通过测定地貌剖面不同深度样品的宇生核素浓度,建立"宇生核素浓度-深度"剖面曲线,可同时定量化研究地貌体的暴露年龄、继承性宇生核素浓度以及侵蚀速率,有效地弥补了宇生核素暴露测年中继承性核素以及侵蚀速率不确定性的缺陷。基于蒙特卡洛方法的宇生核素深度剖面暴露测年模型（简称蒙特卡洛深度剖面模型）是最常用的计算模式之一,然而,国内关于该方法的原理及其应用研究相对较少,大大限制了该方法的广泛使用。本文详细阐述了蒙特卡洛深度剖面模型的原理及其在冰川地貌、河流阶地、冲洪积扇等地貌测年中的应用。此外,介绍了深度剖面模型的复现、非稳态模型、线性反演模型等其他几种计算模式并进一步探讨了蒙特卡洛深度剖面模型暴露测年技术的野外采样方法,以使其能够广泛应用于第四纪地貌学和年代学研究中。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川温度研究

冰川温度是冰川物理性质的基本指标之一,与冰川的其它方面的研究内容有密切联系。国外早在上世纪就有冰川温度测量的报道,但是到本世纪五十年代以后冰川温度的测量和研究才有了较大的突破。如钻孔测温深度在极地冰盖中达千米以上,在冰帽和冰川上达数百米,有些钻孔到达底床;研究方法从对实测冰(雪)温度资料作统计分析,     

天山天格尔第二峰地区全新世中后期冰川变化的初步研究

本区冰川在全新世总的后退过程中有四次前进,发生在距今5700年、4100年、2800年前及403—74年之间,以第一次规模最大和时间最长。小冰期包括了距今403年、208年和74年前的三个冰进阶段,以第二次冰进最盛。温度变幅为2.5℃。地衣测量是一种适宜的测年手段。     

乌鲁木齐河源冰碛物的ESR测年研究

应用ESR测年技术对采自乌鲁木齐河源区上望峰、下望峰与高望峰的冰碛物进行了测年, 上望峰冰碛年代为(35±3.5) ka BP; 下望峰冰碛3个年代分别为(171.1±17) ka BP、 (176±18) ka BP、 (184.7±18) ka BP; 高望峰冰碛年代为(459.7±46) ka BP. 经对ESR测年结果的可靠性讨论并结合地貌地层与已有的14C年代、 ESR年代数据得出: 上望峰冰碛沉积于MIS 2相对应的末次冰期晚期; 下望峰冰碛系两次冰川作用沉积的, 公路之上冰碛于MIS 4相对应的末次冰期早期沉积的, 以下老的冰碛沉积于MIS 6相对应的冰期; 河源区最老的冰碛高望峰冰碛形成于MIS 12相对应的冰期. 高望峰冰碛年代同时还表明本段天山至少于此时已经上升到与当时冰川气候相耦合的高度, 进入了冰冻圈, 开始发育冰川.     

年轻沉积物36Cl测年研究进展

宇宙成因核素36Cl对第四纪地层及第四纪时代的厘定具有独特的优势.近年来随着加速器质谱(AMS)技术的不断发展,36Cl已经能被高灵敏测量,使得36Cl测年技术前景广阔.本文介绍了36Cl测年的研究现状和研究难点,对于陆相沉积物的36Cl测年方法进行了探索,对制约其发展的测年公式中早期放射性比度I0对测年精度的影响以及在地球科学中的应用前景进行了探讨,进一步提出不同海拔高度对I0存在叠加效应.同时介绍了36Cl样品的制备流程,该流程采用离子交换树脂驱除试样中的硫和可能产生“盐效应”的常量金属元素,有效地排除了36S对36Cl的干扰,建立了动态的AgCl制样技术流程,方法高效快捷.