华南早期新石器的14C断代和问题

¹⁴C断代在中国史前考古学中取得了显著的成果,但华南早期新石器的五十多个年代数据却呈现偏老的趋势,甚至还有明显的误差。由于华南的石灰岩地带属于¹⁴C断代的异常区,某些样品的层位和年代反映出一定的矛盾,所测定的陶器年代过于古老,特别是时代和文化的发展过程,也与其它地区不相平衡。因此,华南早期新石器的年代数据尚待深入验证,至少目前还不可能作为可以信赖的绝对年代。     

东海陆架浙闽沿岸泥质区不同属种底栖有孔虫对14C测年的影响及其原因初探

底栖有孔虫是浅海陆架区钻孔岩芯¹⁴C测年的良好材料,但由于其个体细小,为了获得足够的样品量,常常采用不区分属种和大小的混合壳体样品,不利于高分辨率的古环境研究。本研究选择东海陆架浙闽沿岸泥质区的两个钻孔沉积物样品,对其中不同的底栖有孔虫属种壳体化石分别进行¹⁴C测年,结果显示同一沉积物样品中不同的底栖有孔虫属种壳体化石¹⁴C年龄值存在差异,以Quinqueloculina spp.壳体¹⁴C年龄最老,其次是Ammonia comperessiuscula壳体,最年轻的分别为Elphidium spp.壳体和Bolivina cochei壳体。从底栖有孔虫的生态习性和壳体的结构特征等方面分析推测,同层位不同底栖有孔虫属种壳体年龄差异,不能简单地用它们生活时壳体和所处的微生境水体同位素交换来解释;不同属种有孔虫壳壁构造不同可能是产生壳体化石¹⁴C年龄差异的原因。建议为地质钻孔建立高分辨率年代地层挑取底栖有孔虫AMS ¹⁴C测年样品时,尽量选择相同的属种,或微生境相同、个体大小相近、壳壁厚度和壁孔大小密度近一致的类别,以降低属种不同对测年结果产生的影响,为海岸带高分辨率的古环境研究提供高精度的测年数据。

     

Fe、H2法加速器质谱仪（AMS）14C测年石墨靶制备系统的建立

加速器质谱仪14C测年方法的出现引起了14C测年技术的一场深刻的变革，它以用样量少，扩大了14C测年应用范围，可以对晚更新世以来的地质剖面进行高精度和高分辨率测年的研究。本实验室按国家地震局“八五”重点项目“85-14”要求，筹建了一套加速器质谱仪（AMS）14C测年石墨靶制备系统。对该系统的测试表明，制备的石墨靶符合加速器质谱仪测量的要求，可以进行样品的14C测年。     

14C测年技术新进展

¹⁴C测年技术的进展主要表现为3个方面：1)¹⁴C常规测定技术向高精度发展比较成熟，目前已可以普及；2)加速器质谱技术的建立和普及，使测定要求的样品碳量减少到mg级，甚至μg级，虽然目前的精度尚未超过常规方法，但由于所需样品量极少，测定时间短而工效高，大大拓宽了应用范围；3)高精度¹⁴C－树轮年龄校正曲线的建立，不但可将样品的¹⁴C年龄转换到日历年龄，而且对有时序的系列样品的¹⁴C年龄数据通过曲线拟合方法转换到日历年龄时年龄误差大为缩小。     

应用14C测年法确定太原市东山岩溶水年龄

东山岩溶水系统是兰村泉域的重要组成部分,查明其补给、径流、排泄关系,对兰村泉域水资源开发利用与保护有重要的指导意义。根据地质构造、地下水流场,将东山岩溶水系统划分为补给-径流区、转换带和汇水区。采集了岩溶水¹⁴C样品,根据测试值计算了系统内岩溶水年龄,并分析了其整体分布特征及成因。选取了5条具有代表性的路径,分析在径流过程中岩溶水年龄的变化过程。结果显示：从补给区到汇水区岩溶水年龄逐渐增大,在转换带由于现代水通过范庄断裂的补给,其年龄减小,接近现代水。将系统岩溶水划分为杨兴河补给-径流区、乌河补给-径流区、现代水补给区、大盂盆地汇水区及阳曲盆地汇水区。据此,将东山岩溶水系统分为杨兴河岩溶水子系统与乌河岩溶水子系统。     

松嫩平原全新世黑土14C年龄-深度关系空间格局

准确评估土壤有机碳储量及其变化的一个关键,是明确全新世土壤形成年龄-深度关系的空间格局。本文利用松嫩平原12个典型黑土剖面的56个AMS 14C年龄数据,尝试重建全新世黑土14C年龄与形成深度的空间分布模式。结果显示：1）研究区黑土大范围形成时间不晚于8.5 cal.ka B.P.;2）研究区黑土形成年龄的分布由深度40 cm以下阶段性均匀分布转为40 cm以上南北向"三明治"模式（南北老,中部新）;3）研究区黑土形成深度分布在4 cal.ka B.P.之前和降水梯度变化密切相关,4~3 cal.ka B.P.在研究区东南部显著变浅,3~0 cal.ka B.P.几乎阶段性呈均匀分布,而在1~0 cal.ka B.P.研究区近中心区域反而出现低谷。结合区域气候变化、地貌演化和人类活动历史,推测松嫩平原黑土大范围形成与东亚夏季风边缘区全新世早期-适宜期植被大范围生长扩张有关,研究区黑土形成年龄的分布在40 cm以上可能主要受毗邻沙丘活动影响,在40 cm以下可能主要受全新世适宜期稳定气候影响,黑土形成深度的分布可能主要由4 cal.ka B.P.之前的降水控制转变为之后的自然风力侵蚀和人类活动影响。     

关于全新世底界年龄的14C测定

根据16个全新统底部¹⁴C样品的年龄测定,证明把全新世底界的年龄定在11000aB.P.前后是合适的,但云南几个样品的年龄数据明显偏老一千多年,这可能与纬度有密切关系,因而中国全新世与晚更新世的年龄有随地区而异的现象。因此,我国全新世底界划分仍需要进一步讨论。     

加速器质谱14C分析石墨制备技术研究进展

加速器质谱(AMS)是进行~(14)C同位素分析的主要技术手段,而高精度低本底加速器质谱~(14)C分析主要受样品制备技术限制,因此探讨如何提高石墨制备的稳定性和控制碳污染降低本底将有助于产出高质量~(14)C分析数据,突破~(14)C测年上限(约5.0万年),进一步拓宽~(14)C年代学和同位素示踪的应用范畴。本文详细阐述了催化还原法(H_2/Fe法、Zn/Fe法和Zn-TiH_2/Fe法)制备石墨样品的真空装置和主要工作原理,指出了微量样品石墨制备过程中同位素分馏、石墨产率、束流强度以及精密度与样品量之间存在严重的依赖关系及其抑制方法。着重探讨了石墨制备技术实验条件(还原剂、催化剂、温度等)的优化选择及其与石墨产率、同位素分馏、束流性能之间的内在联系,总结分析了碳污染来源并探寻合适的碳污染控制技术。目前的研究表明最佳实验条件为:H_2/Fe法宜采用还原剂H_2/CO_2(体积比2～2.5),催化剂为源自氢还原单质铁粉(-325目球粒,Fe/C=2～5),温度500～550℃;Zn/Fe法宜采用还原剂Zn/C(质量比50～80),催化剂为源自氢还原单质铁粉(-325目球粒,Fe/C=2～5),Zn反应管温度400～450℃,Fe反应管温度500～550℃。碳污染来源于制备过程中的各个方面,除采用高温除碳的方式外还可采用适当的数学模型加以校正,但还需要更多详细的实验工作来加强现有认识,以期更好地消除碳污染对测试结果的影响。对测年目标组分不稳定的样品(如地下水中的溶解无机碳)应避免样品直接暴露于大气,以减少野外采样过程中现代大气CO_2对测量结果的影响。     

基于14C数据重建中亚地区全新世人类活动的时空演化过程

中亚地区在早期人类演化、迁徙、文明演替与近现代东西方政治、经济、文化和技术交流中具有重要作用,然而由于相关历史记录的缺乏和考古研究的滞后,对于这一地区的人类活动历史一直缺乏系统认识;而研究中亚地区的人类活动特征,人口的变化是重要的参考指标。考古遗址的¹⁴C年代数据的相对密度与人类活动密切相关,成为指示古人口变化的可靠指标,被广泛应用于欧洲和东亚地区的古人口重建,为研究中亚地区古人口变化提供重要参考证据。近年来,中亚地区考古发掘工作获得了快速发展,积累了大量的考古年代学数据,为研究中亚地区古人口变化提供了契机。本研究首次对中亚地区的考古¹⁴C年代学数据进行了系统收集整理,编制中亚地区全新世以来的考古放射性碳数据库（n=1754）,利用ArcGIS绘制时间分辨率为千年尺度的中亚地区考古遗址点分布图,使用¹⁴C数据的总和概率密度（Summed Probability Distribution）重建中亚地区古人口变化,系统地分析了中亚地区全新世以来的人类活动时空变化特征。结果表明,10 cal.ka B.P.以来中亚地区存在连续的人类活动,但存在显著的时空差异。在全新世早期,人类活动强度较弱,遗址数量非常少,且主要分布在塔里木盆地和少数山前区域;从5 cal.ka B.P.开始,遗址点数量和范围开始增加,人口数量也开始增加,在2.7 cal.ka B.P.达到峰值;从2.3 cal.ka B.P.开始,人类活动强度开始减弱,人口数量出现减少趋势。

     

山西大同与晋中盆地全新世活动断裂定量研究中热释光与14C测年方法应用

文章通过对山西断陷系内4条边界活动断裂带开展全新世活动定量研究中实测的67个热释光测年样品及20个14C测年样品的实例分析,讨论了在断错地貌研究和探槽全新世古地震研究中,地层测年样品帮助确定断层活动事件年代、判断探槽内古地震事件的时间跨度、古地震事件的完整性及垂直断距的不确定性等方面发挥的作用;并讨论了少量热释光样品出现年代倒置现象的原因。     

冰后期以来长江水下三角洲层序地层特征及沉积环境演化*

长江水下三角洲层序地层学研究有助于全面了解长江三角洲地层特征和沉积环境演化模式。通过对长江水下三角洲下切河谷区YD0901和YD0903孔岩心的详细沉积物粒度、特征元素比值(Cl/Ti和Zr/Rb)、沉积相对比分析,恢复了冰后期以来长江水下三角洲层序地层格架。研究区冰后期以来自下而上依次出现河流相、潮汐河流相、河口湾相、浅海相和三角洲相的沉积相序。末次冰期海平面下降,古长江形成下切河谷,古河间地发育硬黏土层,构成五级Ⅰ型层序界面。之后海平面回升,分别于15 cal ka BP和8.0 cal ka BP形成最大海退和最大海侵界面,水下三角洲区域最大海侵发生时间略滞后于平原区,约为7.5 cal ka BP。据此3个层序界面将冰后期地层划分为低位体系域、海侵体系域和高位体系域。钻孔岩心记录揭示了14.8 cal ka BP海侵到达研究区;14.8~13 cal ka BP期间,受MWP-1A冰融水事件影响海平面快速上升,海岸线向陆推进速率可达71.9,km/ka;海退期间各钻孔沉积速率较低,直至2 cal ka BP开始,沉积速率明显增加。     

泥炭样品的AMS 14 C年龄测定: 全样、植物残体和孢粉浓缩物*

沉积物¹⁴ C的年龄测定一直是第四纪年代学研究的热点。文章对中国干旱、半干旱地区的内蒙古库伦泥炭剖面的泥炭全样、植物残体和孢粉浓缩物进行了AMS ¹⁴ C测年比较研究。从泥炭沉积物中提取用于AMS ¹⁴ C测年的孢粉浓缩物的关键步骤包括:过筛(125μm,63μm和10μm),重液浮选(比重1.9)及在180倍的体视显微镜下进行手工挑选。测年结果表明:孢粉浓缩物的测年值比同一层位的泥炭沉积物全样或植物残体的测年值老225~340年; 植物残体与孢粉浓缩物的测年结果较为接近。但是,距地表24~27cm处孢粉浓缩物给出了610~780A.D.的年龄值,远老于其下样点的年龄,而泥炭全样为现代样品,二者相差1255年,这可能与该样品孢粉纯度较低、掺杂有一些老碳物质燃烧后形成的微粒杂质有关。因此,提高孢粉纯度对孢粉浓缩物¹⁴ C测年至关重要。     

岱海14 C测年的现代碳库效应研究*

碳库效应的复杂性是影响建立湖泊沉积物高精度年代序列的一大障碍。本项研究通过我国内蒙古半干旱区封闭湖泊表层沉积物、湖水、现生沉水植物狐尾藻、现生鲤鱼鱼骨和湖岸表层土壤等一系列样品的¹⁴ C年代测定,表明现代岱海确实存在碳库效应。碳库效应年龄因湖水盐度在湖区的不均而有所变化,岱海西部湖区弓坝河径流补给量大,湖水盐度较东部稍低,碳库效应年龄也略小于东部湖区。表层沉积物中有机质包含浮游生物和沉水植物的混合信息,因而其碳库效应年龄较沉水植物年龄轻,岱海湖心表层沉积物碳库效应年龄在2000a左右。这一碳库效应年龄较通过沉积钻孔¹⁴ C年龄线性回归获得的年龄偏大,可能的原因是在时间序列上碳库效应并非恒定。     

14C测年与示踪用于研究四万年来的全球变化

¹⁴C测年方法由于其假设前提经受过严格的检验,测年精确度极高,在全新世范围可达±50年。因此,在建立晚更新世以来的气候年表、各种地层年表、史前考古年表以及研究晚更新世以来的地壳运动、地貌及植被变化等方面起了重要作用。作为示踪剂¹⁴C与树木年轮相配合,揭示了近万年来地球磁场,太阳活动与全球气候变化的变化规律,以及它们间的相关关系。     

MAPGIS在地学制图上的应用

本文主要叙述ＭＡＰＧＩＳ在地学制图上的技术和方法,同时提出进一步提高地学图制图质量的措施和途径。     

北京大学AMS 14 C 国际比对样品测量*

介绍了北京大学加速器质谱(AMS)实验室参加国际原子能机构 (IAEA) 组织的第五届¹⁴ C国际比对样品测量的过程和结果,包括样品制备、小型¹⁴ C测量加速器质谱计装置和比对测量结果的统计分析等。北京大学的测量结果与IAEA加权统计平均值的偏差在1σ之内, 这一结果较客观地体现了我国¹⁴ C AMS年代测定在国际同类实验室中所处的地位。     

AMS ^14C测年揭示的渤海湾沿海低地第Ⅱ海相层年龄

在渤海湾沿海低地地区获得4个机械钻孔,结合AMS 14C测年方法,对Ⅱ海的年龄进行了研究。结果显示,在Ⅱ海所在层位获得的14C样品年龄均大于43.5ka BP,说明渤海湾沿海低地地区Ⅱ海形成于MIS 3早期或MIS 5,而不是前人认为的23-39ka。建议在前人地层结构研究成果的基础上,系统开展Ⅱ海年龄研究。     

反向地球化学模拟技术在地下水14C年龄校正中应用的进展与思考

地下水¹⁴C年龄校正一直是地下水年代学研究中的一个热点问题,将反向地球化学路径模型与同位素质量传输模型耦合起来,在综合考虑不同碳源、不同水文地球化学反应对¹⁴C质量传输影响的基础上,提出了一种新的综合性的校正方法,从而使地下水¹⁴C定年技术得到了进一步发展。识别深层地下水演化过程中影响¹⁴C浓度变化的主要因素并定量确定其对地下水¹⁴C浓度的影响程度是地下水¹⁴C校正的精度和可信度的重要考虑因素;在应用水文地球化学路径模拟技术进行地下水¹⁴C年龄校正时,必须要充分考虑地下水补给环境特点以及反向地球化学模拟模型中的非可行解的排除。     

数据预处理技术在地学大数据中应用

大数据时代随着数据的爆发式增长,在带来可供研究的海量数据的同时,也带来巨量的噪声和冗余数据。在地学领域,由于研究方向和技术方法手段的多样化,产生了数据量巨大和类型众多的地学数据集合。在地学信息的研究过程中,经常碰到地学信息孤岛,分图幅地学数据边界系统误差和地学文档的非结构化问题。在对地学数据进行信息的提取和挖掘之前,必须根据研究目的对地学大数据进行预处理,使冗余、复杂的大数据转为结构化、准确、可用的数据。本文以地学大数据的预处理技术为切入点,从地学数据交互标准与语义、数据调平、地质图接边和文本结构化等四个研究方面,分析阐述目前地学大数据挖掘方面存在的问题及主要的解决手段,同时也对多元数据融合在大数据中的应用进行了阐述。希望通过本文对地学大数据预处理技术的探讨,能对地学大数据的挖掘有所帮助。