宇生核素26Al/10Be埋藏测年法在新疆普鲁剖面中的验证

摘要

年代学是第四纪地质、地貌学研究的核心，可靠的年代数据是研究构造运动、地表过程和气候变化等问题的基础。第四纪砾岩、河流阶地的年代测定一直是困扰地学界的难题。
　　随着加速器质谱技术（AMS）的发展，利用石英中宇生核素26Al、10Be进行埋藏测年，可测定几十到几百万年范围内的沉积物年龄，成为解决第四纪乃至上新世以来砾石层年代问题的重要手段。这种方法要求样品快速埋藏，而且埋深要足够大，以遮蔽沉积后宇宙射线的影响，对洞穴碎屑沉积物的年代确定非常理想，但是在更广泛地质、地貌条件下的应用受到局限。之后Granger提出了等时线宇生核素埋藏测年法，这种方法选择同一层位若干砾石样品单独制样，测试其Be、Al含量来构建等时线，通过其斜率来确定埋藏年龄。相对于之前的简单宇生核素埋藏测年法，等时线法能够有效的规避样品埋深不足及埋藏后经历的复杂历史，同时可对样品内部一致性做有效的检验，因此可以应用在晚新生代砾岩及河流阶地的测年方面。但是，埋藏测年方法与其他绝对年代方法的验证很少，特别是等时线法尚未开展可靠性的检验。
　　新疆于田县普鲁地区的火山岩夹砾石层剖面中，两层玄武岩K-Ar、40Ar-39Ar法绝对的年代结果分别为1.21±0.03Ma(1.20±0.05Ma)和1.43±0.03Ma(1.41±0.05Ma)（刘嘉麒，1989;黎敦朋，2008），为中间砾石层提供了可靠的年龄控制，是检验宇生核素埋藏测年法的理想地点。本研究在普鲁剖面的砾石层中采样，进行了简单宇生核素埋藏测年和等时线埋藏测年。提纯石英在南京师范大学江苏省环境演变与生态建设重点实验室进行，Be、Al化学分离与加速器测试在美国普渡大学PRIME实验室进行。
　　在剖面中两层玄武岩所夹砾石层的上下分别采集两个砂样，编号PL-2、PL-4，在紧贴下层玄武岩底部的西域砾岩层采集砂样，编号PL-3，在西域砾岩中距PL-3层位之下15m左右的层位采集砂样，编号为PL-1，以上四个样品用简单宇生核素埋藏测年结果自上而下分别为2.621.540.91;1.460.460.40;1.280.880.64;2.101.470.88。其中PL-1，PL-2，PL-3三个样品Al靶在加速器测试时显示低电流(LowCurrent)，数据达不到发表标准。与已有K-Ar、40Ar-39Ar法绝对年代结果对比，两层玄武岩所夹砾石层中PL-4样品年代结果1.46 Ma(±0.46，-0.40)略微偏老，但在误差范围内一致。
　　在两层玄武岩中间的砾石夹层中，靠下部同一层位采集了8个石英质砾石，单独制样，进行等时线宇生核素埋藏测年，结果为1.43±0.05Ma，与上下玄武岩层已有的K-Ar测年数据限定的砾石层年代非常一致，验证了等时线法埋藏测年的可靠性。
　　这一研究表明，在满足简单埋藏测年前提条件下，简单埋藏测年能够获得较好的年代数据。而等时线法埋藏测年在可能存在复杂埋藏暴露过程的背景下，仍可获得精确的年代。因此，宇生核素埋藏测年，特别是等时线法埋藏测年在河流阶地、第四纪砾石沉积等测年中具有广阔应用前景。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 选题背景及意义

1．1．1 第四纪砾岩年代研究现状

1．1．2 宇生核素埋藏测年方法的研究进展

1．2 研究目标、内容及方法路线

1．2．1 研究目标及拟解决的关键科学问题

1．2．2 研究内容

1．2．3 方法路线与可行性分析

第二章 原地宇生核素26Al、10Be

2．1 10Be和26Al的生成机制

2．2 影响宇宙核素产生率的因素

2．2．1 海拔高度及地磁纬度

2．2．2 深度

2．2．3 周期性太阳活动与地磁场变化

2．3 宇宙射线放射性衰变与核反应规律

第三章 宇生核素26Al／10Be埋藏测年法原理

3．1 暴露年龄和侵蚀速率

3．2 简单埋藏测年法

3．2．1 简单埋藏测年原理

3．2．2 核素浓度剖面的建立

3．3 等时线埋藏测年法

3．3．1 等时线埋藏测年法(Balco and Rovey)

3．3．2 等时线埋藏测年法(Granger)

3．3．3 可信度检验

3．3．4 优势及应用范围

第四章 普鲁剖面砾石层的埋藏年代

4．1 普鲁剖面概况

4．2 普鲁剖面年代学方面的研究

4．2．1 普鲁火山岩K-Ar测年

4．2．2 古地磁年代

4．3 宇生核素埋藏年代样品的采集

4．4 样品的实验室处理及测试

4．4．1 石英的提取

4．4．2 Al／Be的分离与制靶

4．4．3 AMS测试

4．5 宇生核素埋藏测年结果

4．5．1 简单宇生核素埋藏测年结果

4．5．2 等时线宇生核素埋藏测年结果

4．5．3 宇生核素埋藏测年结果分析

第五章 讨论、结论与展望

5．1 讨论

5．1．1 测年结果与样品埋藏暴露史

5．1．2 普鲁剖面等时线法埋藏测年对26Al，10Be产率比(P Ratio)的制约

5．2 结论与展望

参考文献

致谢