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  • 2022年, 42卷, 第05期
    刊出日期：2024-06-19
      
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  • 更新世代表性哺乳动物群的生物年代排序及与测年值的对比
    董为, 张颖奇
    2022, 42(05): 1227-1246.
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    哺乳动物随着环境的变化不断演化出与原来不同的特征，因此可以根据化石标本的形态特征判断它们在系统演化中的位置，并根据动物群中各个种类的演化程度判断不同动物群之间的生物年代顺序。本项研究在传统的绝灭率、共有属种、二元相似性系数等方法的基础上尝试拓展了二元共有度和排序梯度等共9种方法，对选自中国境内有代表性的15个更新世哺乳动物群进行了生物年代排序。自老至新的动物群以其产地为名的生物年代合意顺序及推测的绝对年龄为：泥河湾下沙沟(1.75～2.2 Ma)-繁昌人字洞(1.7～2.1 Ma)-巫山龙骨坡(1.5～1.9 Ma)-元谋人遗址(1.4～1.8 Ma)-建始龙骨洞(1.3～1.6 Ma)-柳城巨猿洞(1.15～1.5 Ma)-蓝田公王岭(1.1～1.3 Ma)-崇左三合大洞(0.6～1.2 Ma)-和县人遗址龙潭洞(490～800 ka)-周口店第一地点下部(460～770 ka)-周口店第一地点上部(230～450 ka)-海城小孤山(30～80 ka)-本溪山城子(约30 ka)-大连古龙山(27～30 ka)-周口店山顶洞(18～27 ka)。研究表明，使用不同的方法对不同的动物群进行生物年代排序的结果在大尺度范围内是一致的，但在小尺度范围内会出现一些差异，这与排序标准和统计计算方法有关。一旦化石标本的分类鉴定结果和生物年代排序的方法确定下来，动物群的生物年代序列就基本上是固定的，不会随研究者的更换而改变，因此可以用来检验绝对年龄的测年结果。由于组成各个动物群的种类可能会因鉴定人员的不同而有差别，造成生物年代排序结果与测年结果差异较大。因此有必要组织同一团队的研究人员核对各个地点的化石种类鉴定结果，并与测年工作配合进行。和县人遗址的龙潭洞动物群在本项研究的生物年代排序中早于周口店第一地点，这个动物群的化石标本以及产出地层值得重新观察和测年。根据本项研究的实践，这类数字化排序的方法还有细化的发展空间。
  • 应用河流阶地~(10)Be深度剖面计算千年至十万年尺度流域平均古侵蚀速率
    田晴映, 张培震, 梁浩, 张逸鹏, 李志刚, 王伟涛, 郑文俊, 许斌斌, 卢帮华
    2022, 42(05): 1247-1259.
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    古侵蚀速率的时空变化规律是研究构造-气候-地表侵蚀之间耦合关系的重要线索。已有的研究多侧重于百万年(10~6)或百年(10~2)尺度上的侵蚀速率限定，但对千年至十万年(10~3～10~5)尺度上的侵蚀速率限定较少。河流阶地的发育能够延续千年至十万年，其沉积记录保留了大量流域侵蚀信号，为建立该时间尺度上的流域古侵蚀速率记录提供了理想的数据支撑。本研究介绍了一种千年至十万年尺度上的流域平均古侵蚀速率计算方法。基于河流阶地~(10)Be深度剖面，约束阶地表面沉积物的~(10)Be继承浓度和阶地面废弃年龄，进而计算出多期阶地发育期间的流域平均古侵蚀速率。随后，以青藏高原东北缘北祁连西段为例，基于山前6条河流(自西向东分别为石油河、白杨河、北大河、洪水坝河、丰乐河和马营河)已发表的16个阶地~(10)Be深度剖面数据(共81个~(10)Be样品)和7个现代河道沉积物的~(10)Be浓度数据，建立了北祁连西段约200 ka以来的流域平均侵蚀速率记录(共23个侵蚀速率值)。结果表明，北祁连西段千年至十万年尺度上的流域平均古侵蚀速率变化趋势与气候波动曲线之间存在较强的对应性，揭示了气候变化是引起流域地表侵蚀的关键因素。上述实例证明，应用河流阶地~(10)Be深度剖面可有效地计算千年至十万年尺度上的流域平均古侵蚀速率，并有助于深入剖析构造、气候和地表侵蚀过程三者之间的潜在关系，进而推动活动造山带地区定量地貌学研究的发展。
  • 汉江上游二级阶地光释光测年研究
    朱燕燕, 周亚利, 羊俊敏, 贾彬彬, 庞奖励, 崔颖颖, 闫雪娇, 孙晓巍, 张岳敏
    2022, 42(05): 1260-1276.
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    汉江上游地处亚热带季风气候区北部边缘地带，对气候变化非常敏感，该地区发育有多级河流阶地，其上堆积有厚层黄土，是研究阶地形成年代及气候演化的良好材料。以往对汉江上游阶地形成年代的研究主要集中于一级阶地，二级阶地形成年代框架还未系统建立，其主要原因是受限于测年技术和合适的地质载体。文章通过对汉江上游汉中盆地、安康盆地、郧县盆地二级阶地上覆黄土-古土壤层、河漫滩相砂层样品的光释光测年，利用常规SAR法、 TT-OSL法对石英矿物进行等效剂量的测定。结果表明：汉江上游二级阶地上覆黄土-古土壤的地层序列自下而上依次为黄土L_2→古土壤S_1→黄土L_1。汉中盆地、安康盆地、郧县盆地二级阶地河漫滩相砂层顶部石英TT-OSL测年得到的年龄分别为206.17±18.04 ka、 215.14±9.99 ka和212.04±8.68 ka,河漫滩相砂层之上的砂黄土层/黄土层底部年龄分别为184.16±12.78 ka、 198.09±9.65 ka和178.18±9.48 ka。结合地层的光释光年龄数据及相邻区域同一时期的气候变化和构造活动，确定汉江上游二级阶地在距今220 ka左右开始出现，最晚于180 ka左右形成，在随后的构造稳定时段(180～46 ka),阶地面上堆积厚层风成黄土，是构造运动和气候变化共同作用的结果。
  • 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
    赵秋月, 方慜, 彭淑贞, 刘宁, 臧凯旋, 宋波, 范念念, 周锐, 张伟, 张文琪, 丁敏, 赖忠平
    2022, 42(05): 1277-1286.
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    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(pIR_(200) IR_(290))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、气候变化过程是对全球环境变化的响应。本研究补充了黄河下游地区冲洪积物年代学数据，不仅有利于揭示区域环境演化对全球气候变化的响应机制，建立与全球气候环境变化的可能联系；同时为区域综合开发、生态环境修复和保护提供可靠的数据参考。
  • 金沙江大具盆地碎屑堆积体的土壤碳酸盐铀系测年
    胡晓, 游洋, 焦亚诺, 邵庆丰, 孔兴功
    2022, 42(05): 1287-1296.
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    金沙江大具盆地中堆积着巨厚的碎屑沉积物，覆盖于6级阶地之上，拔河高度可达300 m以上，其成因和年代都是我国地貌学的研究热点。由于大具盆地的碎屑堆积体岩性简单、分选性差，缺乏合适的测年材料(如炭屑、火山灰、动物化石等),此前仅有宇生核素~(10)Be和~(26)Al暴露测年和光释光测年获得绝对测年数据。野外调查发现大具盆地碎屑堆积体中广泛发育着土壤碳酸盐，而且其质地纯净致密，适合于铀系测年，可约束堆积体形成的最小年龄。为此，采集了海拔高度分别在1859 m、 1809 m、 1738 m和1721 m的4处堆积体(DJ1、 DJ2、 DJ3和DJ4)中的34个土壤碳酸盐样品进行铀系测年。多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)的铀系测年结果显示这4处堆积体中土壤碳酸盐的最大年代分别为14.72±1.08 ka、 11.30±0.17 ka、 15.08±0.70 ka和16.34±1.22 ka都对应于末次冰消期。因此，推测大具盆地中巨厚的碎屑沉积事件可能发生于末次冰消期或稍早时段，最小年龄为16.34±1.22 ka。
  • 河北康保兴隆遗址的光释光测年研究
    赵娜, 王建平, 郭明建
    2022, 42(05): 1297-1310.
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    兴隆遗址是长城以北裕民文化分期研究的重要遗址。作为坝上高原迄今为止发现的出土遗物最丰富、沿用时间长达数千年的遗址，其年代的确定不但有助于厘清古人类在这一地区出现的时代，而且对研究中国北方旧-新石器时代过渡、农业起源及其环境背景等问题具有重要意义。兴隆遗址发掘后，虽然其新石器文化层已通过~(14)C方法进行了测年，但其旧-新石器时代过渡期的文化层尚未进行年代学方面的研究。本研究在地层结构划分基础上，对兴隆遗址的TG01探沟的G5剖面(42°N,115°E;海拔高度为1398 m;剖面研究深度为106～361 cm)进行采样，共采集有11个沉积物样品，提取出粗颗粒(90～125μm)和细颗粒(4～11μm)两个粒级的石英，利用光释光(OSL)测年技术中的单片再生剂量法(SAR),对兴隆遗址探沟的不同文化层位进行年代测定，建立了兴隆遗址的整体年代框架。通过对两种粒级的石英的释光年代比较，得出细颗粒石英的所测年龄高于粗颗粒石英，高出年龄约为600～2000年左右，这可能是沉积过程的不完全晒退导致的。且基于粗颗粒石英的光释光年龄与~(14)C年龄之间良好的一致性，认为粗颗粒石英的光释光年龄更加可信；并首次确定了兴隆遗址旧-新石器时代过渡期文化层的光释光年龄为距今13.4±1.8～10.7±0.9 ka(以粗颗粒石英样品的年代为准)。
  • 全新世年代框架约束下的东北地区土壤有机碳储库时空格局
    陈雨露, 郭利成, 崔静怡, 熊尚发
    2022, 42(05): 1311-1327.
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    土壤有机碳储库是全球碳循环的重要单元，明确土壤有机碳储库的时空分布及其与气候的关系是有效发挥土壤碳封存作用的前提。本研究以东北地区半湿润-半干旱气候梯度带22个全新世实测土壤剖面为对象，在AMS~(14)C、 OSL年代约束下，以千年窗口碳密度为框架建立区域全新世土壤有机碳密度的时空分布模式，从剖面序列和区域尺度分析全新世气候变化对土壤有机碳密度时空分布的影响。结果显示，东北地区土壤有机碳密度自全新世以来明显增加，12～9 ka、 9～6 ka、 6～3 ka和3～0 ka时段累积的土壤有机碳密度分别为2.21 kg/m~2、 4.28 kg/m~2、 6.92 kg/m~2和9.83 kg/m~2;在空间上，全新世土壤有机碳密度整体上自西南向东北呈增加趋势，东北部高值区为35～50 kg/m~2,西部低值区为4～9 kg/m~2。无论在空间分布还是时间分布上，东北地区全新世土壤有机碳密度均受气候要素(尤其湿度)控制。这表明，全新世生物生产力较为稳定，当气候偏冷湿时有利于土壤有机碳的积累，这也意味着未来气候变暖不利于区域土壤有机碳的积累封存。
  • 青藏高原腹地班德湖记录的全新世夏季风变化与流域环境响应
    李友谟, 吴铎, 袁子杰, 陈林, 陈雪梅, 周爱锋
    2022, 42(05): 1328-1348.
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    青藏高原作为地球“第三极”,对全球气候变化响应敏感。在季风与西风协同作用下，青藏高原在过去数千年中的年代际、百年时间尺度上存在南北相反的气候变化格局；但受限于青藏高原腹地缺少年代可靠的全新世高分辨率气候记录，千年时间尺度高原南北气候变化模态异同仍不明晰，更无从得知高原腹地湖泊及其流域的生态环境对气候变化的响应过程。本研究聚焦高原腹地沱沱河上游的开放湖泊班德湖(34.239°N,92.099°E;4583 m a.s.l),基于长115 cm的BDH19A沉积物岩芯的植物残体AMS~(14)C年代建立了可靠的年代框架，通过粒度、元素、矿物、自生碳酸盐及其碳、氧同位素、有机质含量和正构烷烃等多指标，重建了过去10 ka以来青藏高原中部的气候变化与生态环境响应过程。结果显示，青藏高原腹地在全新世以来表现出北半球夏季太阳辐射控制下夏季风降水逐渐减少的季风模式，导致流域和湖泊生产力持续降低，区域风沙活动整体增强。在千年时间尺度上，10～8.7 ka高原中部夏季风降水量最大，加之可能由于植物覆盖度较高，流域径流侵蚀减弱，风沙活动减少；7.7～5.2 ka和4～2 ka夏季风降水维持高值，入湖径流增加，促进流域和湖泊生物生产力提高，风沙活动受到抑制；相反，8.7～7.7 ka、 5.2～4 ka和2 ka以来高原中部风沙活动的加剧是对亚洲夏季风快速衰退的响应，当前班德湖流域风沙环境是过去2 ka干旱风沙环境的延续与加剧。
  • 大渡河上游鸡心堡滑坡形成的古堰塞湖及其环境效应
    李晨露, 潘美慧, 杨安娜, 郝泽文, 齐宇涵, 陈有桂
    2022, 42(05): 1363-1375.
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    堰塞湖及其溃决洪水对山地地表过程具有强烈影响，严重危害山地区域的安全，对堰塞湖开展相关研究，可为区域现代堵江风险分析提供参考。以青藏高原东缘大渡河上游支流小金川鸡心堡古滑坡堰塞湖为研究对象，采用单片再生剂量法与标准生长曲线法相结合的方法对深度约12.5 m的湖相沉积剖面上的7个光释光样品测试年代，并进行了详细的地层学与年代学研究，恢复该堰塞湖的年代和范围，重建该古滑坡的规模，讨论了该古堰塞湖的成因及其环境效应。研究结果表明：1)研究区在距今约2～3 ka发生过一次滑坡堵江事件，形成鸡心堡古滑坡堰塞湖，持续一段时间后，形成最大流量约为2.70×10~3 m~3/s的洪水溃决过程；2)该古堰塞湖的堵江残留滑坡坝高约150 m,滑坡坝面积约1.41×10~5 m~2,体积约4.19×10~6 m~3,堰塞湖的面积约1.84×10~6 m~2,库容水量约6.10×10~7 m~3; 3)依据现有地质证据以及文献记载初步推测鸡心堡古滑坡是由地震引起的；4)滑坡坝对现代河道的地貌形态仍然存在影响，在滑坡坝上游形成较宽的现代河道且河道纵剖面的坡度较小，滑坡坝后的河道陡峭指数(k_(sn))较高。通过研究，对大渡河流域的古堰塞湖有更全面、科学的认识，为古地质灾害领域提供了一个研究实例。
  • 香港白沙洲现代水成沉积样品的钾长石低温MET-pIRIR法测年研究
    龚志军, 郭福生, 周万蓬, 吴善斌, 彭花明, 罗明
    2022, 42(05): 1376-1387.
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    对香港白沙洲(连岛沙坝)采集两个现代样品，其年代范围为小于14年，并利用钾长石碎屑粗颗粒对这两个现代样品开展低温多步升温红外激发法(MET-pIRIR)测年研究，以进一步扩宽钾长石MET-pIRIR法的应用范围。经测试后(激发温度分别为50℃、 80℃、 110℃、 140℃和170℃),发现两个样品110℃、 140℃和170℃的等效剂量(D_e)数据在平均年龄模型下均有明显的年龄-温度坪。第1个钾长石样品(BSZ-A)在110℃、 140℃和170℃对应年代结果分别为-26±30 a、-22±30 a和6±49 a,这些年代结果在误差范围内与年龄期望值一致；第2个钾长石样品(BSZ-B)在110℃、 140℃和170℃的对应年代结果分别为357±168 a、 289±138 a和391±158 a,这些年代结果比年龄期望值偏老约300年。以上数据表明对于香港白沙洲海岸带的年轻水成沉积物，在利用钾长石低温MET-pIRIR法测试时，如果采用平均年龄模型，即使出现很好的年龄-温度坪，但结果仍可能偏老数百年。通过分析发现造成第2个样品偏老的主要原因是在D_e分析中，先假定了平均年龄模型对D_e数据进行分析；这种假设对晒退较好的风成沉积物成立，但是对于晒退不充分的水成沉积物不一定成立，其应该采用最小年龄模型。在平均年龄模型中，由于平均效应可能造成一些晒退不好的D_e数据混入最终年代计算之中，造成年龄偏老。针对以上不足，本次研究对低温MET-pIRIR法的D_e分析流程进行了改进：首先对样品建立钾长石低温MET-pIRIR标准生长曲线，利用该曲线可以快速、大量获取不同测片的D_e数据；然后对每个测片逐片分析等效剂量-温度坪，并挑选有坪的D_e数据参与最终年代计算，以筛除pIRIR信号晒退很差的测片；最后根据筛选后D_e数据的统计分布特征和离散度(over-dispersion)来决定统计年龄模型。利用低温MET-pIRIR法新的D_e分析流程对香港白沙洲采集的两个现代样品进行重新测年，发现这两个样品的测年结果均比较理想，例如BSZ-A样品基于79个测片的年龄结果为-10±10 a,而BSZ-B样品基于73个测片的年龄结果为27±27 a。低温MET-pIRIR法改进的D_e分析流程为今后测试有晒退问题的钾长石光释光样品提供一种新的数据分析思路，尤其是钾长石MET-pIRIR法在平均年龄模型中没有年龄-温度坪的样品。
  • 黄河悬移质多种光释光信号的顺流变化特征及对河流搬运过程和测年应用的启示
    李兆宁, 刘进峰, 崔富荣, 覃金堂, 杨会丽, 陈杰
    2022, 42(05): 1388-1400.
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    被测矿物在沉积埋藏前其光释光信号得以完全晒退是光释光测年的基本前提。探讨大型流域中水体细颗粒悬移质的光释光信号残余剂量变化对于理解河流搬运过程和沉积物释光测年具有重要意义。本研究以黄河干流和渭河共13个采样点水面以下约10 cm水深层位的细颗粒(4～11μm)悬移质为主体，分析了细颗粒混合矿物的多种红外光释光信号和石英矿物的蓝光释光信号等效剂量(D_e)在洪水期和洪水期后以及不同河段的变化特征。结果表明，黄河上游和中游晋陕峡谷段不同类型的光释光信号D_e值始终保持较低水平(约50 Gy),随搬运距离的增加无明显变化；进入汾渭盆地段后，汾河和渭河等支流物质的汇入使得黄河干流原有的释光信号D_e值显著增加(由约50 Gy增长至约200 Gy),造成了中上游和下游河段的D_e值分异；黄河下游不同类型的光释光信号D_e值向下游方向均呈现指数型衰减趋势，各类释光信号D_e值衰减趋势的比对可指示沉积体系和搬运体系之间物质交换过程。从洪水期到洪水期后各采样点不同类型的释光信号D_e值出现显著衰减，两个时期的数据均表明物质来源及与源区距离是悬移质光释光信号D_e值变化的决定性因素。
  • 化石电子自旋共振(ESR)测年等效剂量标准生长曲线的构建
    韩非, 肖萍, 李梦琪, 黄曼琛
    2022, 42(05): 1401-1409.
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    目前在化石ESR测年工作中主要采用Gamma源(~(60)Co或~(137)Cs)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。
  • 第四纪洞穴次生碳酸盐激光及同位素稀释剂法U-Pb定年
    王健, 牛晓雯, 康乐, 张海伟, 张普, 宁有丰, 贾雪雪, 梁峰, 蔡演军, 储著银, 郭敬辉, 程海
    2022, 42(05): 1410-1419.
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    碳酸盐U-Pb年代学具有广阔的应用价值与潜力。近些年同位素稀释剂法和激光原位法碳酸盐U-Pb定年迅速发展，但国内尚未报道利用激光原位法测试的第四纪以来碳酸盐U-Pb年代，碳酸盐U-Pb定年的同位素稀释剂法也亟待开发，在此背景下西安交通大学同位素实验室针对第四纪洞穴次生碳酸盐开展了激光和稀释剂法(LA&ID MC-ICPMS)U-Pb定年方法研究。本研究利用激光法对不同碳酸盐标样进行了测试，获得的U-Pb年代结果与标准值在误差范围内一致；首次报道了三宝洞第四纪洞穴次生碳酸盐的高精度激光U-Pb定年结果，与国外实验室稀释法所得年代可相互印证；讨论了第四纪碳酸盐U-Pb定年初始U系非平衡分馏校正的有关问题，强调了稀释剂法对于δ~(234)U和Pb同位素高精度测试的重要价值；稀释剂法方面，本实验室全流程Pb本底目前能够达到世界一流水平(约10 pg);对于第四纪洞穴次生碳酸盐的初步测试结果(1.14±0.04 Ma, 2σ, n=5, MSWD=1)与国外稀释剂法及本实验室激光法在误差范围内一致，更进一步完善有望提高年代精度。本实验室建立了可靠的较高精度激光法和初步的稀释剂碳酸盐U-Pb定年方法，除了较老的碳酸盐样品以外，还能够对老于64万年的第四纪洞穴次生碳酸盐进行较高精度U-Pb年代学测试，对于早第四纪以来的众多科学问题的进一步研究具有重要意义。
  • 光谱-质谱联用技术测定第四纪沉积物中的铀、钍和钾
    罗居德, 文雯, 杜金花, 孟茹
    2022, 42(05): 1420-1429.
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    电感耦合等离子体质谱法和原子发射光谱法(ICP-MS和ICP-OES)是释光或ESR测年中测定放射性元素含量的常见方法，其样品的预处理是保证测量结果准确的重要环节。本研究通过对8个国家标准沉积物样品(GSS-1a～8a)不同灰化温度后加氢氟酸和硝酸进行预处理，以~(187)Re作为ICP-MS测定时的内标元素，测定U和Th元素，ICP-OES测定K元素。结果表明，相对于350℃和450℃的灰化温度，550℃灰化温度对沉积物中有机质的去除更为彻底，且测定结果的精密度(RSD<1.3%)和稳定性更好。将干灰化法(550℃)-氢氟酸-硝酸消解体系与常见4种不同湿法消解体系(双氧水-氢氟酸-硝酸、盐酸-氢氟酸-硝酸、王水-逆王水-氢氟酸-硝酸和双氧水-盐酸-氢氟酸-硝酸)对标准沉积物消解后，ICP-MS测定U、 Th和ICP-OES测定K元素，干灰化法-氢氟酸-硝酸、盐酸-氢氟酸-硝酸和双氧水-盐酸-氢氟酸-硝酸消解体系下，U、 Th和K元素的结果在误差范围内基本一致。进一步将3种消解方式应用于大九湖的15个沉积物样品，结果表明，对于烧失量大于10%的样品，盐酸-氢氟酸-硝酸和双氧水-盐酸-氢氟酸-硝酸消解体系下，由于无法完全消解沉积物中全部有机质，导致测定的U、 Th和K元素有所偏低。但是沉积物经过干灰化法(550℃)处理后，样品极易溶解，消解液透亮无杂质，且加酸量少，对沉积物中U、 Th和K元素的测定结果更为稳定。这一结果揭示干灰化法-氢氟酸-硝酸消解体系适宜于对大批量第四纪沉积物样品U、 Th和K元素的光谱-质谱联用技术检测。
  • 基于Sobol'方法的释光热年代模型参数敏感性分析
    濮逸铖, 覃金堂, 陈杰, 尹功明
    2022, 42(05): 1430-1442.
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    地温随距地表深度减小而降低。地质体的剥露过程减小了地质体的埋深和温度，因此可通过地质体的温度变化历史重构其剥露过程。地质体中矿物释光信号积累受周围辐射剂量和环境温度的控制，因此可将矿物释光信号作为一种热年代计，通过测量矿物中积累的释光信号反演得到其热历史并推断相关地质过程。释光信号与时间、温度的关系由释光热年代模型所描述，模型中包含特征饱和剂量、环境剂量率、陷阱深度和频率因子等诸多参数，对矿物热历史的准确约束依赖于通过实验方法测定上述参数。实验测量的精度、测量方法的不确定性及样品本身特征对上述参数的测量带来了不确定性，影响了热年代和热历史重建的准确性。不同参数影响程度是否相同?哪些是更加关键的参数?从热年代实践的角度，需要我们获得对各参数影响的先验估计。然而，目前仍然缺乏相关的研究。为了定量评估不同参数的影响，本研究采用基于方差分解思想的Sobol'全局敏感性分析方法，使用现有文献报道的参数可能取值范围，对现有石英和钾长石的释光热年代模型进行参数的全局敏感性分析。考虑到参数敏感性可能受热历史、信号饱和水平影响，本研究比较了不同冷却速率(热历史)下不同冷却年龄(信号饱和水平)条件下的参数敏感性的差异，为有的放矢地对关键参数的测量方法进行优化约束提供了理论依据。
  • 钙华ESR信号对不同人工辐照剂量率的响应特征
    李新秀, 刘春茹, 姬昊, 魏传义
    2022, 42(05): 1443-1449.
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    前人研究结果表明不同人工辐照剂量率会影响石英的ESR信号强度，但是人工辐照剂量率的差异是否会对碳酸盐材料的ESR信号强度产生影响还未见相关报道。本文以采自云南剑川盆地龙门邑地区的一块钙华手标本样品为研究对象，选择5个不同的剂量率(40 Gy/h、 400 Gy/h、 2000 Gy/h、 4000 Gy/h和5400 Gy/h)对样品分别进行人工附加剂量(1000 Gy、 2000 Gy和3000 Gy)辐照，观察分析钙华ESR信号(g=2.0006、 g=2.0040和g=2.0057)强度对不同人工辐照剂量率的响应。实验结果表明：小剂量率人工辐照时，特征ESR信号强度普遍更强，能获得稳定的等效剂量，且辐照误差小；而大剂量率人工辐照时，特征ESR信号强度较弱，获得的等效剂量较不稳定，且辐照误差大。因此，在钙华ESR测年应用中，建议尽可能选择较小剂量率进行人工辐照，同时放入剂量片以便准确地计算实际辐照剂量。
  • 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
    李梦琪, 韩非, 肖萍
    2022, 42(05): 1450-1461.
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    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~(14) C、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~(26)Al/~(10)Be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~(26)Al/~(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~(26)Al/~(10)Be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~(26)Al/~(10)Be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。
  • 岩石释光埋藏测年中砾石晒退程度的快速评估
    温佳洁, 欧先交, 李阳, 曾兰华, 李嘉燕, 邹晓君, 杨彩
    2022, 42(05): 1462-1474.
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    信号晒退是释光测年的前提。最近几年发展起来的岩石释光埋藏测年技术，可以依据释光-深度曲线判断砾石样品释光信号晒退程度，这是该技术的一大优势之一。已有的测年实践显示，在不均匀晒退的沉积环境中，可能仅有少数砾石释光信号晒退良好，而大部分砾石年代高估。因此，非常有必要发展快速判断砾石释光信号晒退程度的方法，以提高测量效率。本文介绍了砾石释光信号晒退的几种常见情景及其筛选的理论基础，基于砾石释光信号由表及里晒退的事实，以及砾石表层剂量率变化大、测试深度需要、岩片平整度等的考虑，尝试将砾石表面约2 mm的释光信号与饱和释光信号进行对比，并结合统计分析方法(文中称“表_(～2mm)/饱和信号法”),判断来自青藏高原东部横断山脉雀儿山北麓当子沟(32.1°N,98.9°E)的典型不均匀晒退环境——冰川沉积的159个花岗岩冰水砾石的释光信号晒退程度。通过建立39根岩芯的完整释光-深度曲线，验证此方法可用于快速识别沉积前释光信号晒退良好的砾石。在此基础上，初步探讨了砾石释光信号晒退程度与沉积环境、砾石大小、磨圆度、球度、结构、砾石ab面方向间的关系，刻划释光信号晒退良好砾石的表观特征，以辅助岩石释光埋藏测年野外采样。