释光测年原理
PRINCIPLE OF LUMINESCENCE DATING
释光测年(Luminescence Dating)是一种通过测量矿物中因受长期辐射而积累的能量,从而推算其沉积年龄的绝对测年技术。沉积物中石英、长石等矿物在沉积前经历过日照或热力作用之后,原本储存于晶格缺陷中的电子能量被释放,即释光信号被晒退至归零状态。而当这些矿物颗粒在重新沉积被埋藏在地层中,又开始接收来自自身及其周围环境中的天然辐射,即铀(U)、钍(Th)、钾(K)等放射性元素所发出的 α 粒子、β 粒子与 γ 射线,以及一部分宇宙射线。这些辐射促使晶格中形成陷阱位点并捕获电子或空穴,使能量逐渐积累。随着埋藏时间的增长,矿物晶体中储存的能量随之增强,而这种能量可以通过热刺激或光刺激释放出来,并以可测量的释光信号形式表现。晶体内储存的电离辐射受到热作用后激发产生的释光现象被称作“热释光”(Thermoluminescence,TL),受到光照后所产生的释光现象则被称为“光释光”(Optically Stimulated Luminescence,OSL)或红外释光(Infra-red Stimulated Luminescence,IRSL)。
测年过程的核心在于测定两个关键参数:一是矿物在埋藏期间所积累的总辐射剂量,即等效剂量(Equivalent Dose,De);二是其所处环境中单位时间的辐射剂量率(Dose Rate,Dr)。通过对比实验室中施加已知辐射剂量所激发的释光信号与样品的自然释光信号,进而估算出样品自上一次曝光以来所累积的总辐射剂量(等效剂量)。将等效剂量除以剂量率,即可得到样品的沉积年龄。
样品采集要求
SAMPLE COLLECTION REQUIREMENT
释光样品野外采样须知
野外采样所需装备包括:不透光管、铝箔、遮光袋、布基胶带、野外记录本、马克笔、铁锹、地质锤、相机、GPS、红光手电等。
沉积物采样:
在选定的剖面上,找到需要测年的目标沉积层。清理表面约30cm的沉积,除去因暴露而可能受到光照的部分(如风化裂隙或植被孔洞),使其露出新鲜的原生沉积剖面。用直径约5cm、长约20cm的不透光PVC管或金属管水平砸入目标层位,如果可能的话,管距任何沉积边界应至少30cm,装满后取出。管口立即用干净的泡沫或不透光材料覆盖,再用宽布基胶带严密封装以确保完全避光。密封后在管壁两侧标记样品编号,拍下剖面和样品照片,并记录样品编号、采样地点、采样材料、采样深度、采样日期、经纬度、海拔、沉积类型、沉积环境等要素(下同)。
对于钻孔样品,应优先选用不透光且带有内衬的铝管或PVC深色管取样。如果使用透明的有机玻璃岩芯管,必须在出钻后立即用遮光布或黑色塑料布将岩芯管严密包裹,并在管壁两侧标记样品信息。
砾石采样:
清除剖面表面沉积物后,在新露出的原生沉积剖面上优先选择磨圆度较高、呈浅色、风化弱的砾石,其直径以成人拳头大小(约8-10 cm)为宜,建议同一个采样点至少采集15个砾石。采集后的砾石样品应立即用不透光铝箔严密包裹,再装入黑色遮光袋中,建议在最外层加套地质布袋,避免在运输过程中因摩擦造成遮光层破损,进而导致样品曝光问题。此外,需在采样砾石周围采集约200 g沉积物作为环境剂量率样品,该样品无需避光,可直接装入自封袋封存。
合作与交流
COOPERATION AND COMMUNICATION
实验室合作定位:
本实验室以释光测年技术的方法探索与前沿应用为核心方向,包括但不限于:岩石释光埋藏测年、单颗粒技术,以及释光技术在地貌学、地质学、古灾害、考古学上的应用。优先服务于团队成员科学研究,也欢迎国内外单位或者个人以项目合作形式或就某一科学问题开展合作研究。适量接收商业化测试样品,谢绝无明确科学问题或缺乏研究意义的合作。
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