原地宇宙成因核素暴露测年方法中石英的提取

原地宇宙成因核素10Be和26Al的暴露年龄测定是近年来发展较快的测年技术,已在地学研究中得到广泛应用。该方法需要选用经一系列前处理过程获得的纯净石英作为待测样品,制备成BeO和Al2O3以供加速器质谱仪测量。因此获得高纯度的石英样品,是该测年方法的关键环节之一。本研究在已有报道的石英提纯化学流程的基础上,尝试对流程进行部分优化,通过实验对比不同粒径组分、不同固液比水浴振荡器和滚筒HF-HNO3蚀刻效果,确定使用HF-HNO3(1%或2%,固液比15.0 g/L)滚筒加热法刻蚀样品以去除铝硅酸盐,多钨酸钠重液分离样品中的石英和其他组分。优化的分离纯化流程应用于处理采自祁连山北缘河流阶地含石英的岩石样品,经纯化的石英纯度可达98%以上,Al的含量小于200μg/g,表明采用优化的提取流程获得了高纯度的石英样品,可以满足10Be和26Al暴露测年所需样品要求。     

西域砾岩宇宙成因核素26Al/10Be埋藏定年探索

西域砾岩是分布于青藏高原北缘天山、昆仑山一带的一套晚新生代砾石堆积地层, 获知其可靠的年代信息对于理解高原隆升及地貌演化过程尤为关键。宇宙成因核素 26Al/10Be埋藏测年是近年来发展起来的同位素测年新技术。本文对帕米尔高原西昆仑山山前的两个西域砾岩剖面采集的砾石样品进行了 26Al/10Be埋藏测年分析。简单快速埋藏模式计算获得亚马勒剖面西域砾岩下部混合砾石样品的埋藏年龄>3.5Ma, 对该剖面西域砾岩上部5个样品加权平均得到的年龄为2.11+0.60/-0.46Ma; 另一处奥依塔克西域砾岩生长地层底部砾石样品的埋藏年龄在0.46~7.12Ma。研究表明, 研究区的西域砾岩堆积具有穿时性。本文是 26Al/10Be埋藏测年方法应用于西域砾岩年代学研究的一次有益探索和尝试, 并对在西域砾岩 26Al/10Be埋藏测年中存在的问题进行了探讨。     

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。     

贵州荔波黑洞碎屑沉积物宇宙成因核素26Al/10Be埋藏年龄

河流下切在岩溶区形成的多级层状洞穴,记录了地体隆升和地貌演化历史,但由于测年手段的限制,国内在这方面的研究一直进展不大。近年来,运用宇宙成因核素得到洞穴碎屑沉积物埋藏年龄的方法,已成为反演山地区域构造-地貌演化的新途径。本文尝试运用宇宙成因核素26Al/10Be埋藏测年技术,对属于贵州荔波地区4层洞穴系统的黑洞(第二层)碎屑沉积物进行年龄测定,假设样品进洞前无埋藏史,测年结果显示黑洞年龄至少有 1.06±0.23Ma,并且该地区三岔河流域的侵蚀速率为 55.1±2.3m/Ma。这是对该地区洞穴测年的一次新探索,体现出洞穴沉积物宇宙成因核素埋藏测年技术在我国晚新生代地质地貌演化研究方面具有良好的应用前景。     

宇宙成因核素26Al/10Be埋藏测年法在宁夏沙坡头黄河砾石阶地年代研究中的应用

本文利用宇宙成因核素26Al/10Be埋藏测年法对宁夏沙坡头地区黄河左岸的T5、T6、T8和T9阶地开展了年代学研究。采用简单快速埋藏模式获得4级阶地的26Al/10Be埋藏年龄分别约为0.25Ma、0.36Ma、0.59Ma和1.06Ma,如果考虑后期剥蚀作用的影响（E≈5m/Ma）,则4级阶地的年龄分别约为0.42Ma、0.39Ma、1.02Ma和1.59Ma。本研究未发现砾石大小与10Be、26Al核素浓度及26Al/10Be比值有明显相关性。     

宇宙成因核素技术在第四纪冰川测年研究中的评述及展望

宇宙成因核素测年技术经过近几十年的发展,在采样程序、样品预处理与实验室分析以及理论等方面都获得了进一步的完善,在第四纪冰川测年中有着材料易取、测年范围宽泛与理论基础成熟等优点,已成为目前第四纪冰川测年的主要手段之一.宇宙成因核素测年的随机误差与系统误差分别为8%与10%,但只要根据一定的采样原则,就可以使得到的最老的漂砾年龄≥冰碛年龄的90%(95%的可能性).各纬度带测年数据与冰芯记录的对比中发现,北半球高纬度和南北半球低纬度地区与冰芯记录的相关性较高,而中纬度地区有一定的相关性,但不强.数据分布的纬度对比中发现,两半球的低纬度地区之间,以及中纬度之间有较好的对应关系,并且最大峰值出现的时间也较一致,但高、中与低纬度之间却存在明显的差异.     

青藏高原东南部稻城古冰帽南缘第四纪冰川活动的宇生核素年代研究

通常认为青藏高原东南部第四纪曾发育过一个冰帽——稻城冰帽,然而关于这个冰帽发育的年代和变化的过程,还缺乏足够的年代数据的支撑。本文选自稻城第四纪古冰帽南缘雄古附近的冰碛垄、冰碛台地、羊背石和冰川漂砾进行了宇生核素 10Be和 26Al暴露年代测定。结果显示,稻城古冰帽南缘至少发生过5次冰川前进事件,每次冰川前进到达最大规模的时间分别为 19.0±0.7~19.8±0.7kaB.P.,25.8±0.6~27.4±0.7kaB.P.,52.5±0.9~59.6±1.1kaB.P.,162.2±2.7~287.4±9.9kaB.P.和大于 480.2±2.2kaB.P. 。根据年龄数据以及空间位置关系的分析,稻城古冰帽很可能形成于约800~600kaB.P.之间,此后冰川的规模呈现出随着时间不断缩小的趋势,可能与该区气候的变干有关。MIS 3的冰川规模比MIS 2大,可能与MIS 3时期气候比MIS 2相对湿润有关。     

陨石中宇宙成因核素~(10)Be和~(26)Al的化学分离纯化

陨石离开其小行星母体直至降到地球表面期间,受到宇宙射线的照射,产生一系列包括10Be和26Al等的放射性核素。10Be和26Al的含量及其比值记录了宇宙射线辐照历史,而陨石降落到地球表面后,它们的衰变又提供了测定其降落时间,即居地年龄的方法。10Be和26Al由加速器质谱测定,样品需分离纯化。为此,开展了陨石样品Be和Al的分离纯化实验。通过模拟样品的条件实验,建立了Be和Al分离纯化的化学流程,其回收率分别达到89%和70%。在此基础上,分离并测定了一个降落型普通球粒陨石(吉林陨石)非磁性部分的10Be和26Al的含量。结果显示,吉林陨石26Al/10Be的比值为5.005,远大于两者的饱和比值(2.72),说明吉林陨石经历了短期的暴露辐射,这一结果与吉林陨石第二阶段的暴露年龄0.4Ma一致。整个化学流程的10Be/9Be和26Al/27Al空白分别为(4.33±0.46)×10-14和(6.59±4.66)×10-15,其中前者接近于该仪器的空白测量值,而后者则接近于仪器的检测限2.3×10-15。     

汉中罗汉洞宇宙成因核素26Al/10Be埋藏年龄

汉中天坑群是在我国北纬32°N湿润热带-亚热带岩溶地貌区北界首次发现的岩溶地质景观,已查明区内发育岩溶洞穴300余处。洞穴中保留有丰富的古地下河冲积物、次生化学沉积物等,可能为研究岩溶地下河演化及中国南北方乃至全球古环境及气候变化提供宝贵素材。目前鲜有该区域相关年代学研究成果报道。本研究运用加速器质谱仪（AMS）宇宙成因核素26Al/10Be埋藏年龄测试技术,获得陕西汉中岩溶洞穴罗汉洞内次生沉积石英砾石的埋藏年龄为,初步限定了该地区岩溶洞穴的发育年代,同时获得石英砾石样品埋藏前的流域侵蚀速率为138.9±76.5 m/Ma。中国早更新世中期是一个以温暖气候为主的时期,湿润的热带、亚热带气候和季风气候对中国南方喀斯特景观的形成起关键作用。早更新世中期较高的温度和降雨量可能是陕西汉中地区岩溶洞穴发育的主要原因。早更新世区域构造剥蚀事件为该地区岩溶洞穴发育提供了必要条件。     

陨石中宇宙成因核素10Be和26Al的化学分离纯化

陨石离开其小行星母体直至降到地球表面期间,受到宇宙射线的照射,产生一系列包括10Be和26Al等的放射性核素.10Be和26Al的含量及其比值记录了宇宙射线辐照历史,而陨石降落到地球表面后,它们的衰变又提供了测定其降落时间,即居地年龄的方法.10Be和拍26Al由加速器质谱测定,样品需分离纯化.为此,开展了陨石样品Be和Al的分离纯化实验.通过模拟样品的条件实验,建立了Be和Al分离纯化的化学流程,其回收率分别达到89%和70%.在此基础上,分离并测定了一个降落型普通球粒陨石(吉林陨石)非磁性部分的10Be和26Al的含量.结果显示,吉林陨石26Al/10Be的比值为5.005,远大于两者的饱和比值(2.72),说明吉林陨石经历了短期的暴露辐射,这一结果与吉林陨石第二阶段的暴露年龄0.4 Ma一致.整个化学流程的10Be/9Be和26Al/27Al空白分别为(4.33±0.46)×10-14和(6.59 ±4.66)×10-15,其中前者接近于该仪器的空白测量值,而后者则接近于仪器的检测限2.3×10-15.     

第四纪冰川年代学以及新技术研究的现状、问题与趋势

一百多年来,新技术的运用和认识水平的不断提高,给第四纪冰川研究带来重大变化,研究方法和内容大致经历了两个阶段：早期的研究者采用野外地质地貌调查方法,定性描述冰川地貌和冰碛物沉积特征及其分布,根据冰川遗迹的相对位置和风化程度划分了4~6次经典冰期;20世纪80年代开始到21世纪初的近30年间,采用放射性碳、光释光和电子自旋共振、宇宙成因核素暴露年代,以及火山灰钾氩法/裂变径迹等测年技术测定冰川地貌及其相关沉积物的数值年代。其他新技术的不断涌现,定量化描述冰川遗迹,解决了许多以往第四纪冰川研究不能解决的问题,还发现了不少新的科学问题。结果表明：1）相当于深海氧同位素3阶段的大规模冰进、末次冰盛期（Last Glacial Maximum,简称LGM）、末次冰期早阶段的时代和倒数第二冰期的时代在全球范围内可以对比;北美洲、南美洲和青藏高原最老的冰期时代大约1 Ma。2）采用3S技术（GPS、GIS和RS）并结合野外调查,发现海洋性冰川作用区冰下磨蚀量与冰流速成2次方的定量关系,定量描述古冰川分布和平衡线的空间变化,最近和未来将采用数值模型并结合野外调查模拟山地冰川的面积、体积和平衡线等对气候变化的响应和反馈作用,并进一步提高实验室测年水平,对冰碛物精细测年,以利全球冰期对比和古冰川气候模拟。

     

中国东部（105o E以东）第四纪冰川研究回顾、进展及展望

中国东部（105^o E以东）第四纪冰川及其演化可为中国东部乃至东亚地区古气候环境重建提供基础信息及关键证据,正确认知冰川发育条件及正确运用冰川遗迹判别标准又是重建中国东部第四纪冰川及其演化的关键。中国东部中低山地第四纪期间冰川发育与否,即泛冰川论与有限冰川论的争议由来已久。近年来,山东与周边地区中低山及沿海丘陵带的“第四纪冰川”研究波澜再起。在系统地回顾中国东部第四纪冰川研究历史及新近出现争议的基础上,结合冰川发育条件、山地冰川地貌组合、判别原则与识别依据、中国东部数座中高山地存在无争议且形态清晰的冰川地形及其测年资料以及东亚古气候环境演化记录等得出：中国东部仅有台湾山地、长白山、贺兰山与太白山等数座主峰海拔超过2 500 m的中高山地保存有晚更新世以来的冰川作用地形。其余山地及海拔更低的丘陵带在第四纪期间任何一次冰川作用中均未达到与当时冰期气候相耦合的高度,不存在泛冰川作用。已报道的“冰川遗迹”皆为各种形似地质地貌现象的系统误判,其确切成因及环境意义有待深入探讨。     

Marine biogeochemistries of Be and Al: A study based on cosmogenic10Be, Be and Al in marine calcite, aragonite, and opal

The geochemical behaviors of Be and Al in ocean waters have been successfully studied in recent years using natural, cosmogenic, radioactive¹⁰Be and²⁶Al as tracers. The present day dissolved concentrations and distribution of the stable and radioactive isotopes of Be and Al in ocean waters have revealed their short residence times and appreciable effects of exchange fluxes at the coastal and ocean-sediment interfaces. It follows that concentrations of these particle-active elements must have varied in the past with temporal changes in climate, biological productivity and aeolian flux of continental detritus to the oceans. We therefore investigated the feasibility of extending the measurements of Be and Al isotope concentrations in marine systems to the 10³–10⁶ y BP time scale. We report here the discovery of significant amounts of intrinsic Be and Al in marine foraminiferal calcite and coral aragonite, and of Al in opal (radiolarians) and aragonite (coral), which makes it possible to determine¹⁰Be/Be and²⁶Al/Al in oceans in the past. We also report measured¹⁰Be/⁹Be in foraminiferal calcite in Pacific Ocean cores, which reveal that the concentrations and ratios of the stable and cosmogenic isotopes of Be and Al have varied significantly in the past 30 ky. The implications of these results are discussed.     

中国早中更新世古人类遗址年代学研究中两种同位素测年方法的应用与思考

中国早中更新世人类遗址的发现对研究东亚地区早期人类的生存与演化具有重要意义,但这一时段的遗址已超出或接近¹⁴C、光释光和铀系等常用同位素测年方法的极限。电子自旋共振/铀系(ESR/U系)联合化石测年和宇宙成因核素²⁶Al/¹⁰Be埋藏测年是目前为数不多的能同时对早中更新世遗址地点进行年代学研究的两种同位素测年方法,优势在于可以直接对被关注的考古遗存(如文化层内的动物化石或石英质砾石石制品)进行测年分析,避免了由于测年对象与考古遗存之间地层关系的不明确给测年结果带来不确定性。本文以云南元谋人、北京周口店第一地点、湖北白龙洞和山东沂源人遗址为例,介绍了ESR/U系法和²⁶Al/¹⁰ Be埋藏测年法在上述早期遗址年代学研究中的应用,并探讨了两种方法存在的局限性。对于洞穴遗址的ESR/U系联合测年,化石年龄的不确定性主要来自于对化石外部剂量率的重建,需要化石有较明确的出土层位;而²⁶Al/¹⁰Be埋藏测年需要解决来自于被测沉积物或石制品可能存在的复杂埋藏历史对测年结果的影响。ESR/U系联合化石测年和等时线²⁶Al/¹⁰Be埋藏测年方法是目前最可行的早期遗址测年技术手段,在动物群化石组合和磁性地层学等间接测年方法给出的时间框架下,通过上述两种同位素测年方法可以为研究东亚早期人类活动提供更为精细的年代。

     

Exposure dating and reinterpretation of coarse debris accumulations (‘rock glaciers’) in the Cairngorm Mountains,Scotland

Relict rock glaciers have considerable potential for contributing to palaeoclimatic reconstruction, but this potential is often undermined by lack of dating control and problems of interpretation. Here we reinvestigate and date four proposed ‘rock glaciers’ in the Cairngorm Mountains and show that the morphology of only one of these appears consistent with that of a true rock glacier produced by creep of underlying ice or ice‐rich sediment. All four features comprise rockslide or rock avalanche runout debris, and the possibility that all four represent unmodified runout accumulations cannot be discounted. Surface exposure dating of the four debris accumulations using cosmogenic ¹⁰Be produced uncertainty‐weighted mean ages of 15.4 ± 0.8 ka, 16.2 ± 1.0 ka, 12.1 ± 0.6 ka and 12.7 ± 0.8 ka. All four ages imply emplacement under cold stadial conditions, two prior to the Windermere Interstade of ca. 14.5–12.9 cal. ka BP and two during the Loch Lomond Stade of ca. 12.9–11.5 cal. ka BP. The above ages indicate that paraglacial rock‐slope failure on granite rockwalls occurred within a few millennia after deglaciation. The mean exposure ages obtained for runout debris at two sites – Strath Nethy (16.2 ± 1.0 ka) and Lairig Ghru (15.4 ± 0.8 ka) – are consistent with basal radiocarbon ages from Loch Etteridge, 22 km to the southwest (mean = 15.6 ± 0.3 cal. ka BP) and imply widespread deglaciation of the Cairngorms and adjacent valleys before 15 ka and possibly 16 ka. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

锶、碳同位素演化在新元古代地层定年中的应用——以胶辽徐淮地层分区为例

根据Sr、C同位素地层学原理，利用胶辽徐淮地区晚前寒武纪地层Sr、C同位素数据，与国际上已有的Sr、C同位素演化曲线对比，结果表明，胶辽徐淮地区晚前寒武纪地层是同一时期的沉积物，沉积主体之间Sr、C同位素比值的对比性很好，沉积时限约在750-860Ma之间，并延续到震旦纪，为北方青白口纪及其后的沉积。同时也表明，Sr、C同位素演化相结合是解决缺乏大化石的晚前寒武纪地层对比的有效方法。     

The AD 1717 rock avalanche deposits in the upper Ferret Valley (Italy): a dating approach with cosmogenic 10Be

On 12 September AD 1717, a rock volume larger than 10 million m³ collapsed onto the Triolet Glacier, mobilized a mass composed of ice and sediment and travelled more than 7 km downvalley in the upper Ferret Valley, Mont Blanc Massif (Italy). This rock avalanche destroyed two small settlements, causing seven casualties and loss of livestock. No detailed maps were made at the time. Later investigators attributed accumulations of granitic boulders and irregular ridges on the upper valley floor to either glacial deposition, or the AD 1717 rock avalanche, or a complex mixture of glacial deposition, earlier rock avalanche and AD 1717 rock avalanche origin. In this study, we present cosmogenic ¹⁰Be exposure ages from nine boulders in the extensive chaotic boulder deposit with irregular ridges, two from Holocene glacier‐free areas, and one from a Little Ice Age moraine. Exposure ages between 330 ± 23 and 483 ± 123 a from eight of nine boulders from the chaotic deposit indicate that at least seven were deposited by the AD 1717 rock avalanche. The other three boulders yielded ¹⁰Be exposure ages of 10 900 ± 400, 9700 ± 400 and 244 ± 97 a, respectively. Our results are in good agreement with the existing chronology from dendrochronology and lichenometry, and radiocarbon analysis of wood samples, but not with older ¹⁴C ages from a peat bog in the upper part of the valley. Based on the new age control, the rock avalanche deposits cover the whole bottom of the upper Ferret valley. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

大兴安岭哈拉哈河-绰尔河第四纪火山分期: K-Ar年代学与火山地质特征

大兴安岭中部哈拉哈河-绰尔河第四纪火山区分布有34座火山,这些火山总体呈北东向带状分布,火山岩分布面积约400 km2,岩性主要为碱性橄榄玄武岩.根据火山地质特征,结合火山岩K-Ar测年结果,哈拉哈河-绰尔河第四纪火山可进一步划分为早、中、晚更新世和全新世4期.早更新世火山岩,由于被后期火山岩覆盖,主要分布于火山区周边和出露在河谷中.中更新世火山活动最强,不论火山数量(27座)还是熔岩流规模都超过该区第四纪火山的一半以上.晚更新世时期火山活动趋弱,火山活动范围缩小,只局限于小范围区域.全新世火山活动又进入新的高峰期,强爆破式喷发和规模宏大的熔岩流,以及保存完好的熔岩流地貌是全新世火山之特点.