高温烘烤作用对湖相沉积石英ESR信号特征的影响及其年代学意义

发布时间：2020-06-18 02:58

【摘要】：电子自旋共振(Electron Spin Resonance,简称ESR)测年法是近几十年以来逐步发展应用起来的一种第四纪年代学方法。由于在第四纪时期内测年范围宽、测年物质种类多等优点,引起了第四纪研究者的关注。根据ESR测法年原理,其石英ESR信号的“回零”特征是其能否成功用于第四纪沉积物年代测定的基础。对于湖相沉积物而言,在最后一次沉积、埋藏、搬运过程中其石英ESR信号回零的影响因素主要包括自然光晒退及河流机械作用。因此,在自然条件下,湖相层石英ESR信号能否回零或达到稳定残留值是其能否成功用于第四纪年代测定的基础。通过前人资料和野外考察,我们在山西省大同县于家寨册田水库旁发现了一个火山熔岩喷发层覆盖在湖相沉积层之上的剖面。湖相沉积靠近玄武岩的部分受到当时火山熔岩的高温烘烤作用,而远离玄武岩的湖湘层则未受到高温烘烤作用。前人研究资料显示大同火山熔岩温度超过1100℃,根据室内实验可知这样的高温足以使烘烤层石英ESR信号回零。而对于未烘烤的河湖相沉积物而言,其信号回零的主要影响因素仍然是自然光晒退作用和河流机械作用。由于该地区处在黄土堆积区,湖相层沉积速率较快,不存在沉积间断,因此可认为烘烤层和未烘烤层的年龄在误差范围内一致。所以,我们通过比较烘烤层和未烘烤层的年龄来评价未烘烤的湖相层在沉积前其石英ESR信号的回零情况;同时,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,对石英受热后的ESR信号变化特征开展研究具有重要意义,本剖面也是研究高温作用对不同ESR信号特征影响的理想剖面。因此,本论文以大同火山烘烤的湖相沉积物为切入点,研究其石英ESR信号特征及其ESR年代学,并将其与烘烤层下覆的湖相沉积物(未受到高温烘烤)的石英ESR信号特征和年龄进行对比,进而评价未受到高温作用的湖相沉积物在最后一次沉积埋藏之前其石英ESR信号在自然光晒退和河流机械作用下的回零程度,为石英ESR法用于湖相沉积物测年的可靠性提供重要依据。论文取得的主要进展如下:1.通过对烘烤层和未烘烤湖相层自然样品的石英各种ESR信号心和光晒退特征的研究,获得以下认识:a、高温烘烤作用增加了石英Ti-Li心和E'心ESR信号的灵敏度,特别是Ti-Li心信号灵敏度增加显著;b、高温烘烤作用之后,出现了Ge心信号(未烘烤湖相层样品自然样原本没有Ge心信号);c、高温烘烤作用下,Al心信号敏感度无明显变化,但结合光晒退结果我们发现高温烘烤后Al心的非光敏信号部分所占比例减小,表现为晒退到达的稳定残留值变小;d、高温烘烤过的样品,其石英Al心和Ti-Li心信号光晒退回零速度更快。2.通过对烘烤层和未烘烤湖相层的ESR年代学研究,得到了山西省大同县于家寨册田水库剖面上方玄武岩喷发的时间,即火山喷发的时间大约在400 ka左右,与前人研究的K-Ar年龄相近。3.烘烤层和未烘烤湖相层的ESR年龄在误差范围内相等,可以推断湖相层在最后一次搬运、沉积、埋藏之前,其Ti-Li心ESR信号被自然光晒退和河流机械作用已完全回零,Al心ESR信号被自然光晒退和河流机械作用至稳定残留值,这一结果为石英ESR法用于湖相沉积物测年的可靠性提供重要依据。
【学位授予单位】：中国地震局地质研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P597.3
【图文】：

ESR信号,自然条件,包河,机械作用

自然条件下ESR信号强度与时间关系简图（刘春茹等，2016）

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