北天山年轻（<1 ka）河流沉积物光释光测年初探

论文摘要

年轻（小于1 ka）河流碎屑沉积物的高精度测年一直是光释光年代学研究的一个难点。对于河流细砂、粉砂沉积物特别是我国西部地区样品而言,普遍存在矿物颗粒埋藏前晒退不充分的问题,并且石英释光信号弱、光敏感度较差。Hu and Li（2018）针对信号弱、晒退差的年轻石英样品,提出了简化小测片标准生长曲线（simplified small aliquot SGC（SSA-SGC））流程,该方法最大的优势在于节约了测试时间,提高了有效数据的比例,该方法是否具有普适性亟需验证。此外我国中西部干旱、半干旱区河流沉积物大多以砾石为主,往往很难采集到适合光释光测年的粉砂样品。最近提出的岩石表层光释光测年方法被成功应用于测定基岩壁画的年龄、限定冰川活动的时间等（Sohbati et al.,2012a;Lehmann et al.,2018;Jenkins et al.,2018）,该方法是否可用于河流阶地砾石的测年?现代零年龄沉积物样品的研究,对于释光测年流程和物理模型的检验具有重要意义。同时对于分析不同沉积环境样品的光晒退（回零）程度也有重要意义。本论文选择新疆北天山前陆盆地玛纳斯河流域构造活跃区,采用石英SSA-SGC流程分别测量了只有季节性流水的旱卡子沟现代沟床和低阶地粉砂样品的等效剂量,采用不同实验流程分别测量了玛纳斯河现代边滩不同沉积环境、不同粒径及形状浅色花岗岩砾石以及高阶地花岗岩砾石样品顶、底面不同激发温度的长石红外释光信号及等效剂量,以探索河流碎屑沉积物岩石表层光释光测年的可能性。取得了以下初步认识:（1）旱卡子沟现代沟床粉砂石英样品的残余剂量只有0.1±0.11 Gy（50 a）,T1低阶地沉积年龄大约为距今400年左右;并且认为石英SSA-SGC流程对于研究区光晒退差、信号弱的年轻样品测年具有明显的优势。（2）通过比较不同沉积环境、不同几何形态砾石表面岩片的IRSL50和post-IR IRSL信号,发现泥沙基质少、具有颗粒支撑结构,分选、磨圆好,表面干净的扁状浅色花岗岩砾石更容易晒退;砾石大小似乎并不影响其光晒退程度。（3）现代河床砾石和阶地砾石顶底面光晒退情况存在差异,整体而言顶面的晒退优于底面,是砾石表层光释光测年更好的选择。（4）建立了玛纳斯河现代河漫滩浅色花岗岩砾石样品长石4种不同激发温度残余光释光-深度曲线,拟合获得的光透系数μ约为0.5。对于光晒退较充分的砾石顶面,IR50信号归零深度可达到10 mm左右,pIRIR110、pIRIR170和pIRIR225信号的晒退深度分别至少为3.5 mm、2.5 mm和1.5 mm左右,激发温度越高越难晒退。（5）对于现代河床中光晒退较充分的砾石,IRSL50信号的顶、底面表面岩片残余剂量分别为0.4 Gy和0.7 Gy,残余年龄分别为60年和100年左右,post-IR IRSL170信号的顶、底面表面岩片残余剂量分别为1.1 Gy和1.4 Gy,残余年龄分别为160年和200年左右,表明了河流砾石表层光释光测年极具潜力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
•   1 选题依据及科学问题
•   2 科学目标与研究内容
•   3 研究思路和方法
•   4 论文工作量
•   5 研究新意
• 一.年轻河流沉积物与岩石表层光释光测年进展与问题
•   1 沉积物光释光测年
•     1.1 光释光测年原理简介
•     1.2 释光测试方法简介
•       1.2.1 单片再生法（SAR）
•       1.2.2 标准生长曲线法（SGC）
•       1.2.3 长石红外多步升温法（MET-pIRIR）
•   2 年轻细粒沉积物光释光测年研究进展及问题
•     2.1 年轻细粒沉积物光释光测年问题及进展
•     2.2 SGC测试方法在年轻细粒沉积物的应用及优势
•   3 岩石表层光释光测年研究进展及存在的问题
•     3.1 岩石表层光释光测年原理
•       3.1.1 残余光释光-深度曲线计算方法
•       3.1.2 岩石表层岩片直接测试方法
•     3.2 岩石表层光释光测年研究实例和进展
•       3.2.1 岩石表层光释光信号晒退归零特征
•       3.2.2 岩石表层光释光测年实例
•     3.3 岩石表层光释光测年存在的问题
• 二.年轻河流细粒沉积物光释光测年
•   1 样品采集、处理过程及测试流程
•     1.1 样品采集和实验处理
•     1.2 实验仪器和测试流程
•   2 年轻河流细粒沉积物测试结果
•     2.1 石英SSA-SGC曲线的建立及数据筛选标准
•     2.2 现代河床细粒沉积物
•     2.3 河流低阶地细粒沉积物
•     2.4 环境剂量率结果
•   3 结果与讨论
•     3.1 石英SSA-SGC流程测试方法讨论
•     3.2 现代河床及河流低阶地细粒沉积物年龄结果讨论
•     3.3 年轻河流细粒沉积物光释光测年方案探讨
• 三.河流砾石表层光释光测年初步探索
•   1 样品采集、处理过程及测试流程
•     1.1 样品采集和处理过程
•     1.2 实验仪器和测试流程
•   2 岩片光释光信号特征
•     2.1 MET-pIRIR光释光信号特征
•     2.2 SAR法光释光信号特征和剂量恢复实验
•   3 现代河床砾石
•     3.1 现代河床不同采样环境砾石统计特征
•     3.2 现代河床砾石晒退情况
•       3.2.1 现代河床砾石表面晒退差异及快速筛选方法
•       3.2.2 现代河床砾石信号晒退特征
•     3.3 现代河床砾石残余剂量
•       3.3.1 实验室光照岩片残余剂量
•       3.3.2 现代河床砾石表面岩片残余剂量
•     3.4 现代河床砾石剂量率模型
•   4 河流阶地砾石
•     4.1 河流阶地砾石晒退特征
•     4.2 河流阶地砾石晒退深度计算
•   5 结果与讨论
•     5.1 现代河床砾石残余剂量和残余年龄
•     5.2 现代河床砾石晒退影响因素及其对阶地砾石采样的指示意义
•     5.3 阶地砾石表层光释光测年可行性分析及相关问题
• 四、初步认识与问题
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 附表 现代河床中漫滩砾石样品岩矿镜下鉴定结果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘奇

导师: 陈杰

关键词: 光释光测年,年轻河流沉积物,石英,砾石测年,残余光释光深度曲线,残余剂量

来源: 中国地震局地质研究所

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学,地质学

单位: 中国地震局地质研究所

基金: 地震动力学国家重点实验室自主研究课题(LED2016A04),中央级公益性科研院所基本科研业务专项(IGCEA1810)

分类号: P597.3

DOI: 10.27489/d.cnki.gzdds.2019.000037

总页数: 97

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