高温烘烤作用对石英电子自旋共振信号特征的影响——以大同火山烘烤层为例

在第四纪地质学中,电子自旋共振（ESR）信号特征可用于物源示踪、判断受热时间及受热历史等研究,具有广阔的应用前景,因此对ESR信号特征的研究具有重要意义。本文通过对大同火山熔岩烘烤层和未烘烤湖相层样品的石英不同ESR信号特征进行研究,并总结了高温烘烤作用对不同石英ESR信号特征的影响。研究发现：高温烘烤作用显著增强了石英Ti-Li心ESR信号灵敏度;石英Al心ESR信号灵敏度无明显变化;E′心信号灵敏度小幅度增加。另外,高温烘烤之前无Ge心信号,在高温烘烤作用之后出现了Ge心信号。光晒退实验结果显示：经过高温烘烤作用之后,石英Al心的不可晒退部分减小,且石英Al心和Ti-Li心信号光晒退“回零”速度更快。     

石英Al心和Ti-Li心电子自旋共振信号测年结果对比：以腾格里沙漠白碱湖地区BJ14钻孔中沉积物为例

早—中更新世沉积年代的确定是第四纪研究领域亟待解决的难题,电子自旋共振（ESR）测年法为该时段沉积物定年提供了可能。但已有的研究发现：石英Ti心和Al心ESR信号完全衰退“回零”或达到较稳定“残留”所需时间较长,因而其可信性备受质疑。本研究选取腾格里沙漠白碱湖地区BJ14钻孔中5个不同深度的沉积物,分别基于其中石英Ti心和Al心信号进行了ESR定年。测年结果显示：（1）2个样品基于Al心ESR信号与基于Ti-Li心ESR信号的测年结果在年龄误差范围内一致,其它3个样品Al心ESR测年结果较Ti-Li心测年结果偏老200—500 ka;（2）与该孔的古地磁测年结果对比表明,石英Ti-Li心ESR测年结果相对可靠。上述研究结果表明石英Ti-Li心的ESR测年结果至少能提供中更新世更为可信的沉积年龄。     

冰碛物电子自旋共振信号测量的基本流程

电子自旋共振（ESR）法是一种用于直接测量和研究含有未成对电子的顺磁性物质的分析方法。ESR测年是应用这种分析方法对沉积物最后一次埋藏以来的年代进行测定。相比于其他方法,它具有测年范围广,测试的样品种类多,样品可以重复测量,测量周期短等优势。20世纪80年代以来我国开始进行沉积物ESR测年与研究,但是在冰碛物ESR测年的制样和测量过程中存在一些问题。本文介绍冰碛物ESR测年的过程：样品野外采集时剖面的选取及其注意事项;详细描述提纯冰碛物中石英颗粒的前处理过程;石英颗粒经过人工辐照后在顺磁波谱仪上测试ESR信号并拟合古剂量过程中的具体方法和需要注意的问题。从实验中得到,用0.063 —0.125 mm粒径的组分提纯石英砂比较困难,前处理过程中试剂和时间消耗量大,因此建议ESR测年时：在样品充足的情况下选用细颗粒组分（0.063—0.125 mm）,样品不充足的情况下选用中颗粒部分（0.125—0.25 mm）。待测样品中存在其他矿物会对石英的ESR信号有影响,因此在提纯石英过程中用重液分选提高石英纯度并可以增强测量的ESR信号的稳定性。经过氢氟酸刻蚀后的样品,石英的纯度要达到95%—99%或以上。对于冰碛物ESR测年过程中ESR信号的选择需要参照样品自身的特点,综合考虑多次尝试才能确定用常温Ge心信号还是低温的Al心、Ti心作为样品中石英的ESR测年信号。通过规范的采样、制样和ESR信号测量流程,使样品的定年能够被不同的人重复,并能够进行不同区域之间的对比。     

砂岩和花岗岩岩石表层光释光信号晒退速率对比及测年意义

光释光信号已被成功地应用于岩石表层暴露、埋藏年龄的测定以及判别岩石经历的曝光和埋藏历史。本文选择红褐色石英砂岩和灰白色黑云母花岗岩进行了岩块和岩片晒退不同时间的实验研究,结果显示:岩石光释光信号(IR_(50);IRSL)可被光(阳光和全光谱模拟太阳灯灯光)快速晒退。曝光一定时间后,岩块表层一定深度的光释光信号可以归零,且随曝光时间的延长,自暴露面向内的光释光信号归零深度也随之加深。砂岩和花岗岩光晒退对比实验结果显示:与深色砂岩相比,浅色的花岗岩有更高的光释光信号晒退速率。实验同时揭示:本研究所采用的红外光源激发获得的光释光信号来自岩片(1.2 mm)表层一定深度,并没有完全穿透该岩片。该研究为了解不同岩性岩石的光释光信号晒退速率、测年对象的合理选择以及岩石样品采集、前处理和测试等提供了实验数据支持。     

石英ESR法在河流沉积物源示踪中的探讨及应用

使用石英ESR法示踪河流沉积物源是一种新方法和新理论的探索。本文从拟解决的科学问题出发,在着重分析石英ESR信号强度和CI值物源示踪理论基础之上,讨论了该方法在亚洲现代沙尘沉降物源示踪和地质历史时期风尘堆积物源示踪研究中的有效性,结合ESR测年可覆盖整个第四纪时期的特性,认为石英ESR法不仅可以为物源示踪提供良好的年代框架约束,而且还可以较好的反映地质历史时期沉积物质来源在不同时空尺度上的变化特征。随后,通过对指导思想、研究思路以及长江流域不同河段和主要支流的地质地貌背景、岩石类型分布、水系组合特征以及"源-汇"系统之间物质剥蚀-堆积过程的可通达性等方面的综合论述与分析,讨论了石英ESR法在河流沉积物源示踪上的有效性及其在研究长江流域水系发育历史和沉积演化过程中的可行性。     

石英ESR法在黄河现代沉积物物源示踪研究中的可行性分析

石英ESR信号示踪法作为一种新的物源示踪方法,已经被较好地应用于东亚地质历史时期风尘堆积物和现代沙尘沉降物的物源示踪研究中。首先简要回顾了石英ESR信号示踪法的研究现状,进一步基于石英ESR信号示踪法的母岩年代和结晶度原理,探讨该方法对黄河沉积物物源示踪的可行性及应用前景。     

石英E1′心电子自旋共振信号强度的热活化研究

石英E₁′心是一种重要的顺磁性缺陷,其热活化ESR信号强度的最大值有许多新的应用,但对于获取E₁′心信号强度最大值的方法尚存不同的认识。为了进一步研究和探讨石英E₁′心信号的增强机理及石英E₁′心ESR信号强度最大值的获取方法,采用电子自旋共振（ESR）技术测量了两个冰碛物样品在300℃等温加热前和加热后石英E₁′心的ESR信号强度,结果表明：在室温下,石英E₁′心信号强度随辐照剂量的增加而增强是由于伪E₁′心的形成而造成的;而石英E₁′心信号强度随辐照剂量增加而减弱可能是因为辐照使已增强的E₁′心产生衰退。300℃的等温热退火实验（分为15 min和20 min）结果表明：获取E₁′心ESR信号强度的最大值需要人工辐照,人工辐照的作用不仅是提供更多的空穴,而且可能更有利于氧空位向E₁′心转化。     

黄河中游河谷地区三种粒径石英的光释光测年对比

利用光释光测年（OSL）技术当中的单片再生剂量法(SAR),测定了黄河中游泾河和洛河河谷含特大古洪水滞流沉积物夹层的全新世黄土－古土壤沉积物的年龄。通过对前处理分离提纯三种不同粒径石英样品的测定研究,发现利用氟硅酸和氢氟酸两者结合溶蚀该研究区域的中－粗颗粒石英的方法,提纯石英颗粒样品的效果比较好,且分离获得的40~63...     

金沙江中游奉科湖相层ESR年代学研究及成因探讨

不同流域大量发育的沉积物不仅记录了晚新生代的气候信息,也为地貌演化等研究提供了重要依据。我国著名的第四纪地质单元——昔格达组,在青藏高原东南缘地区的大河流域中广泛发育,如攀枝花地区金沙江湖相地层。因此,对该地区湖相地层的沉积特征、形成时代及其成因机制的研究具有重要意义,但其形成时代至今仍存在较大争议。昔格达组颜色上以黄色、灰白色为主,厚度介于几十米到几百米,主要由黏土、粉沙、细沙等细粒组分组成,发育水平层理多数呈半成岩状态;该套地层的分布受现今河流的严格控制,呈孤立状态分布于金沙江及其支流的河谷中。本文在金沙江中游奉科地区发现出露典型湖相地层,厚约20 m,在奉科剖面采集5个样品,开展ESR年代学研究,结果表明：该套湖相地层年龄为440—556 ka,属于中更新世沉积。野外地质地貌考察结果显示：该套湖相地层直接超覆于基岩之上,且在上覆湖相地层中未发现砾石层和沙层等典型的河流相二元结构,结合ESR测年结果,初步判断奉科湖相地层为大型滑坡堵塞金沙江形成的堰塞湖沉积。     

沉积物的光释光(OSL)测年简介

本文介绍了光释光(OSL)测年的由来、OSL信号的产生机制、测年的原理和模型、测年技术和程序、测年的适用范围和优点。光释光测年是近几年来从热释光(TL)测年发展出来的测定第四纪沉积物年龄的一种新技术。OSL信号是光激发使晶体中以“光敏陷获电子”形式积存的电离辐射能以光形式释放出来的结果。OSL产生过程有两种动力学机制,即光激机制和光-热联合激发机制。OSL测年的原理和程序与TL测年类似。用石英和钾长石作测样,OSL测年的测程约为10~3—10~5a或2×10~3—6×10~5a。适用于OSL测年的地质体为各种风积物、各种水流悬浮搬运的沉积物以及一些曾在沉积、搬运过程中短期暴露的沉积物。OSL测年比TL测年优越之处为:①OSL测年可以不考虑残留的OSL信号,因而较为准确;②样品的OSL信号测量比TL信号测量容易、简便而准确;③可以对一些难得的、珍贵的小样品进行OSL测年,而TL测年则不行。     

黄腐酸与镰刀菌代谢产物的ESR谱性质的研究

以ESR谱仪为主要工具,配合大骨节病病因研究,进行了有关地区饮水中有机物,主要是腐殖酸的黄腐酸级分和粮食真菌——镰刀菌代谢产物性质的相似性比较研究.结果发现,病区粮食中自由基浓度高于非病区,而尖孢镰刀菌(Fusarium Oxysporum)浸染使玉米粉的自由基浓度增加.在氧化、还原、加热和改变酸碱度等处理过程中,菌粮自由基的ESR谱表现出和黄腐酸同样的变化规律.菌粮水提液经GDX-102树脂吸附后,其ESR谱和pH值的关系表明,镰刀菌代谢产物中的自由基集中于带有酸性基团的分子上.水提液的紫外及荧光光谱和黄腐酸具有一定的相似性,因而推论镰刀苗代谢产物的自由基与黄腐酸一样,都是半醌自由基.最后就这类自由基和大骨节病的关系进行了讨论.     

ESR study of Fe(III) and Cr(III) hydroxides

The authors would like to thank Dr. A. Relier and B. Spring (University of Zürich) for providing the DSC analysis. This research was supported by the Swiss National Foundation, project no. 2.942-0.88 and by a grant of the Board of the Swiss Federal Institute of Technology.     

武汉阳逻砾石层ESR地层年代学研究

武汉"阳逻砾石层"是长江中下游新生代的一个重要的岩石地层单位,其形成年代一直是地质和地理学者关注的重要问题。为了更深入地探讨这一问题,在它的两个典型的剖面中采集了8个样品进行ESR地质年代测试,测试结果表明,阳逻砾石层形成于新近纪早更新世中晚期。将本次ESR测年数据与前人的热释光的测年数据、江汉平原西缘和北缘相同岩石地层层位和相同地貌位置的砾石层的测年数据、长江中下游网纹砾石层的测年数据比较发现,它们具有较好的一致性。