水成沉积物回授光释光测年可行性初探.pdf

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1、Vo1．32，No．2第32卷第2期地震地质2010年6月SEISMOLOGYANDGEOLOGYJune，2010水成沉积物回授光释光测年可行性初探纪洪磊赵华，王成敏毛洪亮’卢演俦’1)中国地质科学院水文地质环境地质研究所，石家庄0500612)中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室，北京100029摘要通过对滹沱河冲洪积物、阳原盆地湖相地层细颗粒石英天然热转移光释光(TT-OSL)信号测量、回授剂量恢复测试以及简单多片光释光(OSL)与回授光释光(Re—OSL)测量结果对比等，探讨了细

2、颗粒石英回授光释光在水成沉积物测年中应用的可能性。结果表明，冲积样品回授光释光信号没有随深度逐步增加的规律，而湖相样品热转移光释光信号随深度逐渐增大；冲洪积物细颗粒石英样品回授光释光不能得出剂量值，剂量不能恢复；而湖相样品回授实验室附加剂量与测得的剂量在2％的误差范围内一致，说明回授光释光测年在一定时间范围内对于湖相样品测年是可行的；细颗粒石英回授释光在测量>10万a的湖相样品年龄方面具有很大的潜力。关键词水成沉积物细颗粒石英热转移光释光回授光释光中图分类号：P597文献标识码：A文章编号：025

3、3-4967(2010)02-0320—07O引言近年来，石英光释光(OSL)测年在沉积物年龄测定中得到了广泛应用，然而由于沉积物石英光释光信号，尤其快速组分，通常在辐照剂量约200Gy时就趋于饱和，极大地限制了石英光释光的测年技术在较老沉积物样品中的应用。近年来王旭龙等(Wangeta1．，2006a)提出了石英热转移回授光释光(TT—OSL)方法，并成功应用于洛川风成黄土测年，获得了80万a以来的风成黄土年龄，突破了黄土几十万a至近Ma之间的测年盲区。随后，国内外学者对该方法的物理机制、测试条

4、件、测试程序以及在沉积物测年方面的潜力等问题进行了一系列的探讨，逐步改进和完善了风成沉积物回授光释光测年的实验条件、测试程序(Wang，eta1．，2006b，2007；Tsukamotoeta1．，2008)，为较老的风成沉积物的年龄测定提供了途径。然而，对于蕴藏丰富的区域气候环境变迁、古洪水、古地震以及构造信息，而又缺乏年龄数据的冲积、洪积、湖积等水成沉积物组成的沉积地层来说，回授光释光方法是否可应用于地层年龄测定呢?目前对水成沉积物的光释光测年基本都是应用传统光释光方法(Stokes，199

5、2；Aitkeneta1．，1992；Wintleeta1．，1995；尹功明等，1999)，传统光释光方法在水成沉积物测年中的应用同样遇到与风成沉积物一样的问题，即测年范围较窄，十几万a至百万a范围是一个测年盲区。本文就以滹沱河冲洪积物以及阳原地区湖相沉积物为例，探讨回授光释光方法在水成沉积物测年中应用的可行性，以探讨扩展水成沉积物光释光测年范围的方法和途径。[收稿日期]2009—11—10收稿，2010—04—06改回。[基金项目】中国地质科学院水文地质环境地质研究所基本科研业务费项目(SK0

6、701l，SK200907)资助。通讯作者：赵华，研究员，E—mail：zhaohua65@163．tom。2期纪洪磊等：水成沉积物回授光释光测年可行性初探321l试验样品和测样制备试验的样品采自滹沱河冲积扇顶部冲洪积地层和河北省阳原县化稍营镇郝家台剖面上部的湖相地层。滹沱河冲洪积地层样品为黄褐色、灰褐色黏土质粉细砂，样品编号和埋深为ZD13(40．11TI)、ZD18(126．3m)、ZD20(158．5m)；湖相地层样品主要是灰黄、灰白色粉砂，样品编号和埋深为HJT05(7．3m)、HJT06

7、(7．7m)、HJT07(8．0m)、HJT08(8．7m)。滹沱河样品取自钻孔岩心，阳原湖相样品取自天然剖面。岩心取样时截取5cm长一段岩心，放入取样盒密封；野外剖面取样时，先从天然陡坡表面挖进30～40cm，蔽光采集后用黑塑料袋包裹，放人铝盒中，再用胶带密封。本次实验主要采用4～11m的细颗粒石英组分。用传统方法(赵华等，2007)分离出4～11m颗粒，然后用15％氟硅酸刻蚀3d，经检验，天然样品和附加一定剂量后的样品都基本没有红外信号，有的有3O～50个计数，因此在后面的测量中附加了一步红外

8、测量以去除残留的红外信号。2测量条件和程序各个样品细颗粒石英的光释光和回授光释光都在Daybreak2200型释光系统中测量，激发光源为(470+_5)nm的蓝光，最大功率45mw，检测信号波长为(340_+15)nm，仪器的本底计数约30光子计数／s左右。每个样品都作简单多测片(SMAR)(王旭龙等，2005)光释光和回授光释光的等效剂量(D)测量分析。SMAR的OSL测试条件：天然测片在260~C预热10s，实验剂量测片在220~C预热5s，测试温度为125℃。回授光释光测试条