光释光测年方法及其在地质研究中的应用
光释光技术原理是基于样品矿物中”光敏陷阱”电子受激发而释放光能的现象。凭借矿物测年范围广且测年材料易获得等优势，该技术得到了广泛研究和长足发展。本文介绍了光释光技术的基本原理和测试方法，并阐述了其在风积物、水成沉积物、构造沉积物及冰川沉积物四种第四纪沉积物测年中的应用。
标签：光释光第四纪沉积物测年
1964年，Aitken利用热释光技术成功测定了古陶器的年龄。光释光测年即在热释光测年的基础上发展起来。1985年，Huntley et al.[1]通过用光激发石英并测量其释光信号的实验，首次提出了光释光（OSL）这一测年技术。光释光测年技术的出现为存在光晒退现象的沉积物的年代学研究提供了极大的可行性。
1原理及概念
1.1基本原理
沉积物中的矿物碎屑在埋葬之前暴露在阳光之下，光释光信号被全部晒退从而达到释光信号的零起点。而沉积物在埋葬的时间段内由于周围环境中电离辐射场的作用而重新累积释光信号，在一定时间范围内该信号与沉积物埋藏的时间成正比。通过检测该信号的辐射剂量，结合其埋藏环境中的年剂量率就可计算出沉积物的埋藏年龄。
1.2样品采集及处理
根据OSL测量要求，野外采样应注意以下几点：（1）必须蔽光取样；（2）尽量在岩性相对均一的细粉砂-亚砂土中采样，并剥去暴露表面25-30cm后再取样；（3）用铅盒、铝罐或锡箔等避光材料包装样品；（4）除释光信号测量样品外，另外采集一份样品做含水量和年剂量率测试。
取回的样品是各种矿物的混合体，所以需进行矿物的提纯以保留测年矿物。适用于OSL测年的矿物包括：石英、钾长石、碱性长石、锆石、磷灰石，其中石英和长石由于在沉积物中广泛分布而成为最常应用的矿物，故目前研究较多的矿物提纯方法也主要针对石英和长石。矿物在沉积物中存在的颗粒大小从粗砂到粘土级，根据α对不同粒径颗粒的穿透程度，OSL测年分为粗颗粒技术和细颗粒技术，故对其提纯的前处理技术也相应地有细颗粒（4-11μm）和粗颗粒（90-125μm）两种方法。
1.3激发光源
实验室常用的OSL激发光源包括：红外释光（IRSL）、蓝光释光（BLSL）、绿光释光（GLSL）及红外后的绿光释光或蓝光释光（Post-IR）。其中IRSL主要
光释光测年法综述 姓名：曾宪阳 学号：2016020024 学院：地球科学学院
2016.12 光释光测年法综述 光释光(optically stimulated luminescence，OSL)测年技术20世纪80年代该方法提出以来，得到了越来越广泛的应用，尤其是在第四纪研究方面获得普遍认可。光释光测年技术的发展最早可以追溯到1960年人们发现古陶瓷发射的热释光。后来由前苏联的Morozov 等人(1968)提出用热释光方法测定各种沉积物年龄，释光定年方法开始在第四纪研究领域得以应用。Huntley(1982)发现矿物中存在光敏陷阱，进而提出了石英绿光和长石红外光释光测年法，光释光相对于热释光最大的优势在于光释光只激发光敏电子，且这类电子极易被晒退，而且可忽略残留值的影响，因而光释光得到极大地发展。90年代以前光释光测量主要采用多片技术，1991年Duller提出了光释光测年的单片技术，大大提高了D e值测定的精度，现今光释光技术已经发展成为一种基础的测年方法，被广泛地应用于各领域。 1：光释光测年原理 光释光测年与同位素测年都是基于同一原理:总量、速率与时间之间有某种函数关系。如果已知总量和速率，则可根据这种函数关系求出时间(年代)，所得出的测年结果为定量的数值年龄。结晶固体形成后暴露在自然的环境中，来自环境中的辐射对晶体作用会造成辐射损伤，导致缺陷在晶体中出现，晶体中的电荷平衡遭到破坏，游离电子就在晶体中生成。这类游离的电子就是我们所说的储能电子，存在于晶体中的这些储能电子一经外部能量(激发源)的刺激，新的不平衡便又产生，如是它就会以释放光子的形式来消耗自己储存的能量，这种现象就称为释光现象。 当晶体矿物在埋藏之前被日光长时间照射或被高温加热，其释光信号就会被晒退归零。Codyfrey-Smith等(1988)通过实验证明了释光信号存在光晒退现象，把储存有释光信号的石英矿物放在太阳光下直接照晒20秒，石英的释光信号强度就会降为原来的1%，长石在太阳光下照晒约6分钟释光信号降为原来的1%。石英的释光信号经几个小时的太阳光照晒后其释光信号强度就会降为原来的0.01%。沉积物的计时起点为零，是光释光测年技术的一大特点。
光释光测年方法及其在地质研究中的应用 光释光技术原理是基于样品矿物中”光敏陷阱”电子受激发而释放光能的现象。凭借矿物测年范围广且测年材料易获得等优势，该技术得到了广泛研究和长足发展。本文介绍了光释光技术的基本原理和测试方法，并阐述了其在风积物、水成沉积物、构造沉积物及冰川沉积物四种第四纪沉积物测年中的应用。 标签：光释光第四纪沉积物测年 1964年，Aitken利用热释光技术成功测定了古陶器的年龄。光释光测年即在热释光测年的基础上发展起来。1985年，Huntley et al.[1]通过用光激发石英并测量其释光信号的实验，首次提出了光释光（OSL）这一测年技术。光释光测年技术的出现为存在光晒退现象的沉积物的年代学研究提供了极大的可行性。 1原理及概念 1.1基本原理 沉积物中的矿物碎屑在埋葬之前暴露在阳光之下，光释光信号被全部晒退从而达到释光信号的零起点。而沉积物在埋葬的时间段内由于周围环境中电离辐射场的作用而重新累积释光信号，在一定时间范围内该信号与沉积物埋藏的时间成正比。通过检测该信号的辐射剂量，结合其埋藏环境中的年剂量率就可计算出沉积物的埋藏年龄。 1.2样品采集及处理 根据OSL测量要求，野外采样应注意以下几点：（1）必须蔽光取样；（2）尽量在岩性相对均一的细粉砂-亚砂土中采样，并剥去暴露表面25-30cm后再取样；（3）用铅盒、铝罐或锡箔等避光材料包装样品；（4）除释光信号测量样品外，另外采集一份样品做含水量和年剂量率测试。 取回的样品是各种矿物的混合体，所以需进行矿物的提纯以保留测年矿物。适用于OSL测年的矿物包括：石英、钾长石、碱性长石、锆石、磷灰石，其中石英和长石由于在沉积物中广泛分布而成为最常应用的矿物，故目前研究较多的矿物提纯方法也主要针对石英和长石。矿物在沉积物中存在的颗粒大小从粗砂到粘土级，根据α对不同粒径颗粒的穿透程度，OSL测年分为粗颗粒技术和细颗粒技术，故对其提纯的前处理技术也相应地有细颗粒（4-11μm）和粗颗粒（90-125μm）两种方法。 1.3激发光源 实验室常用的OSL激发光源包括：红外释光（IRSL）、蓝光释光（BLSL）、绿光释光（GLSL）及红外后的绿光释光或蓝光释光（Post-IR）。其中IRSL主要
热释光/光释光测年仪器性能指标及其他 热释光/光释光自动测量系统： 1.主要测量系统 a)自动换样系统可载48个样,安装在真空室内,(可抽真空度为20×10-2毫巴)。 b)两个可交换使用的载样器(每个均可载48个样),盛样的平底测片直径为9.7mm.,样 品杯直径为11.65mm。 c)真空传感系统具自动反馈功能，真空流量表连接在连接真空或氮气的电磁阀上（附 专门的真空泵）。 d) 抬升装置为加热元件，升温最高可达700℃。 e) 成型的铬铝钴耐热钢电热丝适用于9.7 mm的测片或9.7/11.65mm样杯测样； f) 提供可适用于多种不同组合的滤光片固定装置； g) 光电倍增管包含倍增管电极及Mu金属包裹； h)100个不锈钢样品杯及不锈钢钢片； 2. 电子探测与控制系统 a) 袖珍型的迷你PC控制系统可控制TL/OSL测量系统的输入或输出端口、计数器、 加热发生器来完善TL/OSL的运行； b) 连续的正弦波加热系统可以完成光电倍增管任一预热、等温加热（上升温度可达 700℃） c) 可控制beta 辐照、气阀及所有机械部分的自动控制软件 d) 光电倍增管获得装置 e) 完整的单颗粒/测片计数放大器 f) 向光电倍增管提供稳定的高压 g) EMI 9235QA光电倍增管,可适用于较低计数状态 3. Beta 辐照装置 可分离的自动beta 辐照移动板包含铍箔真空窗口为样品辐照时进行软件控制（不包括放射源） 4. 红外/蓝光固态光释光激发装置 a) 具高效的红外(IR)/蓝光（BLSL）固态光释光（OSL）计数器适用于样品的热释光测 量及天然或人造样品的红外/蓝光光释光测量。(与系统规格一致)，红外发光二极管管阵波长为875nm，照射在样品上的最大光强为> 135mW/cm2，蓝光发光二极管管阵波长为470nm，照射在样品上的最大光强为> 40mW/cm2 b) 测量系统可较方便的变化或联合进行红外、蓝光或热释光的测量。红外/蓝光光释 光测量步骤中可变化激发光源的强度、激发时间且包含可线性调制(LM-OSL).步骤，该方法可应用于分离释光信号的快、中、慢信号组分。 c)允许连续的TL/OSL在任意选择的加热温度、预热温度、时间 5.加热系统 加热组件由铬铝钴耐热钢电热丝组成，该组件按照载样的测片的特定外形做成。载
光释光测年流程 一、采样 选择一个剖面（采样部位），挖开至少30cm（避免曝光的影响），然后根据地层情况用钢管取样（钢管长度最好不要超过25cm，直径在3-6 cm）。钢管接触剖面一端先塞黑布或棉花，以防管内沉积物松散，取出后立即用相同材料将里端塞紧。两端封好后用胶带缠好、编号。关于样品量，实验室最后只需提取1-2克左右（一般粒径是38-63、90-120或150-180 μm；若样品很少，可用90-150 或120-180μm 等；也有用4-11 μm，如深湖相样品很少有大于40μm。）的纯石英，所以，根据不同沉积物选择采样量。例如，颗粒较细的黄土、湖相等一小管子（直径3cm长10cm）就足够，而颗粒较粗的河流砂等可选用粗钢管（直径5cm长22cm），冰碛物甚至可以打两根钢管。 再在取出管子的洞里采200-400克左右的散样，用于U、Th和K 含量及含水量等测量；样品要用密封袋，以防水分散失，尤其是对湖相样品。 二、样品的前处理（光释光实验室，红光环境下） 1、取样、含水量及NAA分析样品制备 将管壁上的胶带撕开，取出两端封口，用小刀掏出大约2-3cm样品（该部分样品有一部分已经曝光）。将钢管中间的样品放到大烧杯中，写上样品编号（颗粒太粗或含其它粗粒物质的样品可先烘干后过300μm筛子，将>300μm的样品去除，以节省试剂）。加清水搅拌，待澄清后倒掉上层清水，以去掉部分杂质。样品量多的可备份。（注意：
在取样过程中若发现管子里只有一半样品，且样品已经松散，则该样品可能已经被两端曝光的部分污染，在实验室记录本上详细记录。）将两端去掉的样品放于小烧杯中写上样品编号，称完湿重后在烘箱中烘干（60℃，1-2天），再称干重和烧杯重，计算含水量。然后在其中随机选取20-30克左右，用研钵和球磨机磨成“面粉状”（粒径<30 μm），用于中子活化分析（Neutron Activation Analysis，NAA）。砂样或更细的样品直接放入球磨机研磨，胶结的粘土需先用研钵磨散。颗粒太粗的样品（含较多砾石）需先用研钵研磨一下再用球磨机研磨。NAA分析只需2克左右样品。 注意：有单独采年剂量率的样品，管子两端的部分可扔掉。在含水量和NAA分析样品制备过程中可以见光。 球磨机的使用：将NAA样品(若是黄土及湖泊较细粒径，直接用玛瑙研磨即可)与钢球放入钢罐中，通常四个钢罐重量（罐+钢球+试样）应基本一致，以保持运转平稳、减噪。将已装好球、料的钢罐正确安放在球磨机上，先将上方把手顺时针旋紧，再将下方把手顺时针锁紧，然后关上罩盖，开机研磨2-5分钟（视样品量及粗细情况而定，时间太短研磨不够细，太长样品容易粘在一起）。然后关机，倒出钢球和样品，将钢球挑出，样品装入小自封袋中，写上实验室编号并记录下来。再将钢罐和钢球洗净吹干，继续磨下一个样品。（注意：球磨机钢罐需成对使用，避免使用单个钢罐，样品为单个时也需对应加上一个空钢罐。）取2克左右送去做NAA，其余做备份。 注意，NAA的样要做实验室编号，统一由赖忠平负责，然后送出
https://www.doczj.com/doc/6c3974893.html,/m/user_content.aspx?id=19227 https://www.doczj.com/doc/6c3974893.html,/m/user_content.aspx?id=19227 C14测年的方法原理，测年范围及对象 方法原理 在大气层上部，宇宙射线产生的中子与大气中的氮核发生核反应，生成天然14C，14C 在几小时内最多几天快速地被氧化成二氧化碳(14CO2)，在大气同温层风作用下与原有的非放射性CO2充分混合后，扩散到整个地球大气层中，在植物光合作用和动物对食物中碳的吸收过程中天然14C就进入生物圈，大气层中CO2还通过与海水交换，14C溶解于海洋，这样水圈和生物圈中都含有宇宙辐射成因的14C。生物在活着时由于新陈代谢作用使活着有机体内14C浓度与大气中的14C浓度保持大致平衡，如果一旦动物或植物死亡后，停止与外界交换，生物体中14C得不到新的补充，处于封闭状态，其体内原始14C浓度随着时间的推移按指数定律减少，根据样品现存的碳十四含量，推算生物死亡年龄，从而确定活动构造年龄 测年范围 样品14C年代是测定样品的14C活动性与现代碳标准的14C活动性的比值计算出来的，适用于测量距今300年至5万年含碳物质年龄，测量精度为1~2%，误差一般为50~200年，是活动构造事件年代测年的首选方法。 碳十四测年法主要应用以下研究领域 考古 人类学：主要对人类或动物居住地、文化层、种植作物等相关的艺术品、文物、木炭、骨头等样品进行测定，获得相关的事件年龄。 地质学,, 1. 古生态学 2. 海洋地理学 3. 古气候学 4. 大气化学 5. 第四纪地质学 6. 水文学：地下水年龄测定 7. 天外陨石8生命科学 测年对象 根据样品测定的14C年龄的可靠性和精度，把14C样品分为以下三类： 1、最适宜的样品： 植物果实、种子 木头、木炭、 泥炭、淤泥、古土壤、骨头、贝壳、珊瑚 2．可作测年样品 钙质结核、钙板、苏打和天然碱等无机碳酸盐沉积物 地下水、海水和空气含有的14C 3．可作试验性测年的样品