晋豫间黄河峡谷黄土状沙丘的光释光年代学探讨

通过对风陵渡-三门峡晋豫间黄河峡谷的地貌考察和1:50000 地形图(1970年)的分析,初步查明了黄河南岸黄土状沙丘的分布特征.选取河南省灵宝市豫灵镇阌底约75m高的黄土状沙丘剖面进行了观测和取样.根据该剖面的粒度分布特点,选取中颗粒(40～90μm)石英进行了光释光(OSL)测年研究.采用简化SAR法测量样品的等效剂量(De),其中5个样品与SAR法测量的De值对比,结果在误差范围内一致.对阌底剖面自上而下19个样品运用简化SAR法做了OSL年龄测定,其中8个还进行了4～11μm细颗粒石英简易多测片再生法(SMAR)OSL测年,两个粒级石英的OSL年龄测定值在测量误差范围内一致.初步结果表明,晋豫间黄河峡谷阌底黄土状沙丘发育不晚于距今约5.5万年前,并延续到全新世初期,风沙堆积速率在3.2万年前后曾出现显著变化.     

南京市区埋藏古河道沉积物的年代

埋藏古河道沉积物年代学框架的建立对于探讨当地水系演变过程、重建气候演化历史具有重要意义。本文用光释光(OSL)测年中的简单多片再生法(SMAR)和单片再生法(SAR)对南京市区汉府街埋藏古河道堆积物钻孔样品进行了光释光测年,对岩芯中含有的植物碎片进行了AMS 14C测年。光释光等效剂量(De)的预热坪实验表明,在 200～260℃的预热温度范围内均能获得基本一致的De值,并得到了剂量恢复实验支持。样品的光释光年龄和树轮校正的AMS 14C年龄吻合,结果显示N06S6孔秦淮河古河道沉积是不连续的,主要堆积于6.6ka至7.9ka期间和14ka至15ka期间。末次冰盛期期间,秦淮河下切形成深达至少42m的古河谷。     

腾格里沙漠南缘风积物快组分光释光信号选择研究

光释光(OSL)信号衰减曲线不同时段信号积分的选择, 直接影响到能否有效提取快组分信号, 从而影响等效剂量(De)计算的准确性。本文根据腾格里沙漠南缘古浪县附近的两个剖面的6个风成沉积物的共193个单片的单片再生剂量法(SAR)测试结果, 将石英OSL衰减曲线分解成快、中、慢与背景信号三个组分。利用分解出的OSL快组分信号建立再生曲线, 求取每个单片对应的De值, 并与4组选择OSL衰减曲线上不同时段信号积分的SAR法所计算的De值对比。结果表明, 腾格里沙漠南缘风成沉积物的De值对信号区间选择方式较为敏感; 使用通道1~2(0~0.32 s)作为快组分信号区间, 通道3~7(0.32~1.12 s)作为背景信号区间的早期背景信号扣除法获得的De值与快组分法计算的De值较一致; 晚期背景信号扣除法由于受中组分信号的显著影响, 计算的De值与真实De值之间存在较大差异。     

旧石器遗址强烈化学风化沉积物细粒混合矿物的光释光信号特征及其测年应用

从湖南省北部赤山岛枫树嘴旧石器遗址剖面第2、第3和第4考古层位采集的3个沉积物样品中提取的细粒混合矿物,尝试对其红外释光(IRSL)信号进行研究。实验表明,虽然长石IRSL信号很弱,但仍可以测得信噪比足够高的红外激发后高温红外激发释光(post-IR IRSL)信号。与此同时,样品存在明显的红外激发后蓝光释光(post-IR OSL)信号,并且样品的IRSL与post-IR OSL信号均以快组分为主,这为该地区沉积物利用长石光释光信号定年提供了新的可能。鉴于长石IRSL信号较弱,根据剂量恢复实验结果,本研究采用post-IR IRSL SAR法(50℃红外激发后270℃高温红外激发,pIRIR270℃)进行等效剂量测量,同时也应用post-IR OSL SAR法定年进行比较。实验结果表明,细粒混合矿物的pIRIR270℃等效剂量分别为418.8±13.2 Gy、562.3±18.2 Gy和694.8±17.9 Gy,相对应的post-IR OSL SAR等效剂量结果为345.0±29.4 Gy、409.6±33.7 Gy和424.7±32.2 Gy。假设强烈化学风化未对沉积物的剂量率造成很大影响,基于长石pIRIR270℃信号的释光年龄为89±6 ka、118±8 ka和152±9 ka,比前人所得的石英OSL SAR法年龄老30%~55%(约20~55 ka)。通过对比不同测量条件下获得的等效剂量值来评估长石IRSL信号是否存在晒退问题,没有发现长石post-IR IRSL信号存在晒退不完全的证据。根据本研究post-IR IRSL SAR法测年结果,赤山岛枫树嘴旧石器遗址似阿舍利技术类型的石器出现在倒数第二次冰期(MIS 6)后期至末次间冰期(MIS 5)前期,比湖南道县福岩洞现代人类牙齿化石年龄(80~120 ka)稍老。作为似阿舍利技术石器制造者的赤山岛古人与福岩洞现代人的关系将是我国旧石器时代考古学和古人类学研究的一个重要课题。     

标准生长曲线法在华南沿海老红砂石英光释光测年中的适用性

如何快速准确地建立老红砂剖面年代学标尺或区域年代学框架,是在实践中有待解决的问题。而标准生长曲线法(SGC)在减少样品测试时间、提高测年仪器的测试效率方面具有独特的优势,因此在内陆黄土及沙漠沉积年代测定中得到了广泛应用。在福建和海南海岸带老红砂分布区采集了4个剖面的测年样品共计20个,应用单片再生剂量法(SAR)及SGC法进行定年研究。结果表明:(1)福建和海南海岸带老红砂样品释光(OSL)信号均以快组分为主,在信号积分通道前0.64 s快组分的信号占据总体信号的80%以上,适合使用SAR及SGC方法测年;其快、中组分光电离截面分别为:福建老红砂2.62×10~(-17)cm~2和3.24×10~(-18)cm~2,海南老红砂2.66×10~(-17)cm~2和3.51×10~(-18)cm~2;2个区域样品的IRSL(红外激发释光信号)/OSL信号比值表明,较老样品的红外释光信号明显高于较年轻的样品,这可能是受到长石包裹体的影响,但其比值均小于10%,符合SAR与SGC测试要求。(2)SGC法在华南海岸地区老红砂OSL年代学研究中具有较好的适用性,不同样品之间的剂量生长曲线存在着相似的增长模式,可以建立标准生长曲线;但福建与海南老红砂样品之间的标准生长曲线具有较大的差异,因此在较大区域范围内运用标准生曲线法应当谨慎小心。     

甘孜黄土细颗粒石英热转移光释光(TT-OSL)法测年可行性初探

使用一种新的光释光测年法——热转移光释光（TT-OSL）法对甘孜县城附近的甘孜-A剖面上的黄土细颗粒石英进行实验测试,以探讨该方法用于其测年的可行性.实验测试结果表明,样品的天然回授OSL （ReOSL）信号强度随地层深度增加而增大,表现出明显的积累.利用“替换点”分析方式对TT-OSL法的检验表明该方法能够用于甘孜黄土的测年.采用简单多片法（SMAR）和TT-OSL法分别对3个样品进行等效剂量（De）测试及年龄计算,结果显示TT-OSL法得到的De值及年龄明显大于简单多片法,但TT-OSL法年龄与前人磁性地层研究中的期望年龄相差比较大.研究初步认为,TT-OSL法可以对甘孜黄土进行测年,但是结果的可靠性还需要有更多的可信独立年龄验证.     

标准生长曲线法在华南沿海老红砂石英光释光测年中的适用性*

如何快速准确地建立老红砂剖面年代学标尺或区域年代学框架,是在实践中有待解决的问题。而标准生长曲线法(SGC)在减少样品测试时间、提高测年仪器的测试效率方面具有独特的优势,因此在内陆黄土及沙漠沉积年代测定中得到了广泛应用。在福建和海南海岸带老红砂分布区采集了4个剖面的测年样品共计20个,应用单片再生剂量法(SAR)及SGC法进行定年研究。结果表明: (1)福建和海南海岸带老红砂样品释光(OSL)信号均以快组分为主,在信号积分通道前0.64 s 快组分的信号占据总体信号的80%以上,适合使用SAR及SGC方法测年;其快、中组分光电离截面分别为: 福建老红砂2.62×10^-17 cm²和3.24×10^-18 cm²,海南老红砂2.66×10^-17 cm²和3.51×10^-18 cm²; 2个区域样品的IRSL(红外激发释光信号)/OSL信号比值表明,较老样品的红外释光信号明显高于较年轻的样品,这可能是受到长石包裹体的影响,但其比值均小于10%,符合SAR与SGC测试要求。 (2)SGC法在华南海岸地区老红砂OSL年代学研究中具有较好的适用性,不同样品之间的剂量生长曲线存在着相似的增长模式,可以建立标准生长曲线; 但福建与海南老红砂样品之间的标准生长曲线具有较大的差异,因此在较大区域范围内运用标准生曲线法应当谨慎小心。     

断层崩积楔单片再生法光释光测年:以山西忻定盆地西田探槽为例

为了研究断层崩积楔各部位沉积物光释光信号晒退情况及崩积楔形成年龄,利用中颗粒石英(63~90μm)单片再生法(SAR)对山西忻定盆地西田探槽断层崩积楔3个部位的4个样品进行光释光(OSL)定年。选择一代表性样品(08-OSL-22)进行等效剂量(DE)、LN/TN、循环比率、回授率与预热温度的关系分析,结果表明预热温度260℃、预热时间10 s为样品最佳预热条件。4个样品的测片循环比率基本在0.9~1.1之间,回授率均小于5%,表明所采用的中颗粒SAR法流程可以很好地校正测量过程中产生的释光感量变化,其等效剂量可信。利用等效剂量分布直方图和累积频率图,发现古地形面和坡积物的样品晒退均匀,崩积层样品则较差。对于晒退较差的样品利用累积频率法得到其等效剂量,从而得到崩积楔的近似年龄。最后获得该期崩积楔的形成年龄为(27.09±0.71)ka。     

光释光测年法——综述及进展

光释光(OSL)测年是对沉积物最后一次曝光(或热)事件年代的测定,其测试对象主要为石英和长石。自20世纪80年代该方法提出以来,在国内外得到了广泛的应用。但国内不少地学工作者对该技术的原理与测年方式了解十分有限,为了使应用者能更好、更全面地了解和使用这一方法,对OSL测年法及其近年来的国内外主要研究进展进行了回顾,重点对OSL测年法的基本原理、样品采集及实验室前处理过程、等效剂量(De)值的测定方式、环境剂量率的计算,以及影响测年结果可靠性的重要因素等进行了全面介绍、分析和探讨。同时,对近年来国内外关于De值测定方法与技术上的进展及已经获得较可信年龄的相关方法等进行了总结分析,并对OSL可能测年的范围和影响结果可靠性的一些潜在因素,以及对获得100ka~1Ma间的年龄新的释光信号研究方法等进行了介绍和探讨。     

化石电子自旋共振(ESR)测年等效剂量标准生长曲线的构建

目前在化石ESR测年工作中主要采用Gamma源(⁶⁰Co或¹³⁷Cs)对样品进行辐照,由于这种辐照源放射性较强对环境和人体健康存在安全隐患,因此只有少数专业机构有资格开展Gamma辐照工作,加之辐照过程较高的时间和经济成本,在很大程度上制约了ESR测年方法的应用。为此本研究对十余个已开展过测年工作的考古遗址的化石样品进行了再分析,并尝试建立牙釉质等效剂量标准生长曲线,在不对样品进行辐照的前提下通过测定自然样品的ESR信号强度来获得其等效剂量。研究显示对于较年轻的化石样品,采用牙釉质标准生长曲线与附加剂量法获得的等效剂量值较一致,但对较老的样品(等效剂量D_e> 2000 Gy)两种方法得到的等效剂量值存在明显差异。研究表明通过非辐照的方式获得样品的D_e值具有可行性但目前建立的标准生长曲线尚有待完善,同时探讨了采用标准生长曲线方法对开展化石ESR测年工作的潜在优势。     

OSL DATING OF THE HOLOCENE EOLIAN LOESS AND PALAEOSOL ON THE LOW TERRACE LAND IN THE UPPER HANJIANG RIVER VALLEY

通过对汉江上游湖北郧县-郧西段河谷的野外考察,选择前坊村汉江第一级阶地典型的黄土覆盖层剖面进行了深入研究.我们系统进行采样,分选出40～63μm石英颗粒,利用单片再生剂量法(SAR)技术,测得这些样品的光释光(OSL)年龄在2.90±0.15～16.76士0.60ka之间.OSL年龄值与地层深度表现出良好的对应关系.其中,利用释光信号组分拟合得到3种指数组分,发现快速组分达80％以上,且不同积分区间获得的De值处于一个坪区,各测片De值呈正态分布,说明这些风成沉积物晒退比较彻底.结合粒度参数Y值分析,确定这些沉积物属于风成堆积物.利用样品OSL年龄与气候替代指标,结合与秦岭北侧黄土剖面的对比,表明汉江上游河谷第一级阶地的风成堆积物从18.0ka开始堆积形成.自全新世以来受到不同程度的成壤改造作用,形成了与渭河谷地相似的Lt-Lt-So-Ll-MS土壤地层序列.同时发现在1.8ka(200A.D.)前后,汉江上游发生了一期特大古洪水事件.这些研究成果对于深入了解汉江上游水文气候变化具有重要意义.     

沙漠边缘厚层黄土上部光释光测年的初步研究*

对处于中国西北黄土高原沙漠边缘曹岘厚层黄土剖面上部进行了光释光年代初步研究。实验结果表明,45~63μm石英颗粒的光释光信号以快组分为主,适合应用单片再生剂量法(SAR)测年。在自然和再生剂量预热温度为260℃持续10秒,检测剂量预热温度为160℃持续0秒的条件下,石英单片再生剂量法获得的光释光年龄随样品深度而增加。但是,剖面底部S₁古土壤和L₂顶部黄土样品的光释光年龄仅为69.1±5.5ka和72.0±4.6ka,表现出30 ％ ~50 ％ 的年龄低估。利用多片再生剂量法(MAR)得到的年龄与SAR方法所得年龄无显著差异,即出现了类似的年龄低估现象。在20.1~18.8ka时段内,该剖面的沉积速率超过500cm/ka。末次冰盛期的寒冷气候,与沙漠的距离以及近邻黄河的地貌特点共同造成了如此高的沉积速率。     

横断山地区末次冰期冰碛物石英光释光测年的适应性

为了探讨青藏高原东部地区冰碛物光释光测年的可行性,在横断山脉北部竹庆盆地硬普沟3列侧碛垄上采集了7个样品,提取出38～63μm的石英,用单片再生剂量法(SAR)测量等效剂量(de),并对样品光释光信号的有关物理特性进行了研究.结果表明:SAR程序的循环比在可接受范围之内,热转移信号的贡献<4.2%,不会对研究样品的等效...     

汉江上游湖北段低阶地风成黄土-古土壤释光测年研究

通过对汉江上游湖北郧县-郧西段河谷的野外考察,选择前坊村汉江第一级阶地典型的黄土覆盖层剖面进行了深入研究.我们系统进行采样,分选出40～63μm石英颗粒,利用单片再生剂量法(SAR)技术,测得这些样品的光释光(OSL)年龄在2.90±0.15～16.76士0.60ka之间.OSL年龄值与地层深度表现出良好的对应关系.其...     

钾长石矿物在全新世样品光释光测年中的应用与校正问题

使用钾长石进行释光测年时,由于长石的释光信号存在异常衰减,会导致沉积事件年龄的低估。对中国北方4个全新世样品分别使用石英和钾长石矿物组分释光测年,通过测量钾长石的衰退系数(g值)对钾长石使用再生剂量法获得的表征年龄进行了校正。发现对于本文所研究的年轻样品钾长石表征年龄与石英年龄相比系统偏小约2％～9％,钾长石校正年龄与石英年龄相比则严重偏大约16％～40％,表明使用g值无法校正年轻样品的钾长石年龄。对于年轻样品,钾长石IRSL信号异常衰减现象对测年结果的影响是可以忽略的。     

沉积物的光释光测年和对沉积过程的指示意义

应用光释光测年技术测量了位于陕西、河南、湖北和安徽等地9个剖面的49个沉积物样品,这些样品的光释光信号都是以快组分为主,等效剂量预热坪区和剂量复原实验结果也表明这些样品都适合应用单片再生剂量法测量其等效剂量。根据测量的光释光年龄数据和样品的埋深,建立了各剖面的年龄-深度曲线和函数,通过它们推算出了各剖面的长期堆积速率,并据此指出了可能的沉积环境变化。在取样的深度范围内,所测剖面的堆积速率从0.02mm/a到2.58mm/a,并显示一般风成黄土的堆积速率要比水成堆积物的堆积速率要慢。所测样品的年龄从0.2±0.01ka到53.8±4.7ka。在9个剖面中,有两个自然剖面发生了长时期的沉积间断。在有文化层的剖面中,文化层下部地层的年代明显老于文化层和上部地层的年龄,文化层中沉积物的光释光年龄也可以用来指示文化层的堆积情况。另外,对两个剖面也进行了¹⁴C定年,结果显示沉积物全样的¹⁴C测年值得进一步研究。     

郑州邙山马兰黄土的光释光(OSL)测年初步研究

对郑州市西北邙山黄土塬赵下峪(34°58'N,113°22'E)剖面上部马兰黄土(厚约87m)不同层位的24个样品作了细颗粒(4-11μm)组分红外释光(IRSL)测年,其中8个样品同时进行了细颗粒组分绿光释光(GLSL)测年。样品的IRSL和GLSL信号强度都在Daybreak1100TL/OSL检测系统中测量。该系统的本底计数为70-80光子/秒。被检测的IRSL和GLSL波长分别为340-480nm和340±25nm;激发光束波长分别为880±80nm和514±14nm,功率为18mW和15-16mW。所有样品的等效剂量都用再生释光法测定;环境剂量率是通过测定样品的铀、钍和钾含量,按Aitken(1985)的转换系数确定的,考虑了含水量的影响及宇宙射线的贡献。从这批样品的光释光测年结果可得以下初步认识:
(1)8个样品细颗粒组分的IRSL和GLSL测定的等效剂量和年龄值,除1个样品外,都在1-2σ范围内一致。这可能提供了沉积物光释光测年可靠性的一种自检方法。(2)邙山剖面马兰黄土不同层位段的沉积速率变化十分显著,从0.4m/ka到5.6m/ka,并与剖面上质量磁化率测定值的变化大致相吻合。该剖面马兰黄土至少有4个快速堆积层(沉积速率>3m/ka),其磁化率低而变化小;3个缓慢堆积层(沉积速率<0.5m/ka),其磁化率大或变化显著,它们之间有一系列过渡层。(3)邙山马兰黄土大体可三分即上部(L_1-1)埋深2.7-27.5m,中部(L_1-2)埋深27.5-57.9m)和下部(L_1-3)埋深57.9-87.9m。它们的形成年代分别为10.8-36.2ka B P,36.2-70.3ka B P和70.3-80.2ka B P。较详细的黄土-古土壤序列年代表将在文中讨论      

单颗粒释光测年技术及其在地质考古中的应用研究进展

近年来光释光测年在单颗粒技术上的研究取得了一系列重要进展,极大地提高了测年精度,为地质考古测年提供了更大的空间,研究者们对全球重要考古遗址点进行了详细的单颗粒测年,取得诸多考古新发现。单颗粒释光技术是在光释光单片技术上发展而来,对样品的单个石英或长石颗粒进行独立测试,基于单个颗粒测量结果,结合误差理论、统计学分析和样品地质沉积特征分析获得样品的准确年龄。本文结合大量地质考古样品的单颗粒测年数据,重点阐述了单颗粒释光测年技术的原理、发展历程、实验流程、筛选条件和年龄模型。单颗粒释光技术为地质考古的精确定年提供了可能性,尤其是对由于晒退不充分等原因导致的等效剂量分散的样品,如过度分散值(OD)高达20%甚至超过50%的地质考古样品,提供了新的方法和及时支持。通过开展释光测年信号分析,选择不同的单颗粒样品年龄模型分析,可以得到较为可靠的年龄,为诸多地质考古遗迹建立年代学框架。     

倒数第二次间冰期以来黄河下游冲洪积物释光年代及其古气候意义

黄河下游沿岸黄土中沉积的冲洪积物,记录了当时水文和气候变化过程。目前对于黄河流域冲洪积事件的判别和水文重建研究多集中于中游和上游,下游地区冲洪积物研究较少。在鲁中山地北麓和黄河下游南岸之间的黄土沉积中,普遍保存着典型的冲洪积物,选择4个代表性剖面的10个释光样品(小章庄剖面约635 cm厚,采集4个释光样品;直东峪剖面约450 cm厚,采集2个释光样品;九龙峪剖面约290 cm厚,采集2个释光样品;陶峪村剖面约350 cm厚,采集2个释光样品),采用石英单片再生剂量法(SAR)或钾长石红外后红外释光测年法(pIR₂₀₀ IR₂₉₀)进行释光年代学研究,释光测年结果与野外地层顺序基本一致。根据冲洪积层沉积时代划分为间冰期(248～196 ka、 110～73 ka)沉积、冰期-间冰期转换时期(177～94 ka、 142～94 ka)沉积和冰期(26～18 ka)沉积,表明强降水事件在间冰期和冰期-间冰期过渡的气候转换期多发,特别是110～94 ka时段内。研究结果与中国各地多种载体所记录的气候变化过程相互佐证,进一步说明研究区水文、气候变化过...     

全新世古洪水事件光释光测年研究——以渭河下游临潼段为例

通过对渭河下游河谷进行深入的考察,在临潼段发现全新世黄土-古土壤层里夹有古洪水滞流沉积层。在剖面系统采样并进行磁化率和粒度成分分析,从沉积学角度证明该地层记录了全新世以来古洪水事件的信息。同时,在剖面采集OSL测年样品,应用单片再生剂量法(SAR)进行红外后蓝光(Post-IROSL)释光测量,获得了7个OSL绝对年龄值,建立了全新世剖面年代深度关系曲线,确定渭河在3200～3000aB.P.之间发生特大洪水事件。综合地层学对比以及剖面磁化率和粒度等气候替代性指标分析,揭示了全新世中期向晚期转折过渡时期,气候向干旱化转折,气候不稳定,频繁波动,降水变率大,是造成渭河流域特大洪水事件发生的主要原因。