常用的断层活动性测年方法

常用的断层活动性测年方法
一、放射性碳（14C）法
原理：物质中14C的浓度通常采用放射性比度来表示，即每克碳中每分钟内14C的衰变次数，单位为dpm/g。

假定在最近的四五万年
间宇宙辐射的强度未变，样品被埋藏后可以满足化学封闭条件，则
样品的14C年龄t由下式计算：
t=-8033ln)A sn/A on
式中 A sn——样品残留的14C比度
A on——现代碳的14C比度
可供14C测年的物质：如木头、木炭、泥炭、淤泥、腐殖土、珊瑚、贝壳、骨头以及次生碳酸盐（泉华、石笋、钙质胶结层和钙结核）等。

测年适用范围：200～50000年。

二、热释光（TL）法
原理：结晶固体在其形成和存在过程中，接受了来自周围环境
和宇宙中的放射性辐射，固体晶格以内部电子的转移来贮存辐射带
来的能量，这种能量在遇到外来热刺激（或光照）后，又能通过贮
能电子的复原运动而以光子发射的方式再度把能量释放出来，这就
是热释光。

自然界的沉积物中含有微量的长寿命放射性元素——铀、钍和钾，它们在衰变过程中所释放的α、β和γ射线可使晶体发生
电离，产生游离电子。

这些游离电子大部分很快复原，有一部分就
被较高能态的晶格缺陷所捕获而贮藏在陷阱中。

当晶体受到热刺激（或光照）时，被俘获的电子获得能量就可逸出陷阱产生热释光。

释放的光子数与陷阱中的贮能电子数成正比，贮能电子数与晶体接
受的核辐射剂量成正比，即晶体的热释光强度与接受的核辐射总剂
量成正比。

在一定时段内，半衰期很长的铀、钍和钾的放射性强度
几乎为恒量，结晶固体每年接受的核辐射剂量也应视为恒定值。

因此，可以认为，晶体的热释光强度与贮能电子累积的时间成正比。

用于热释光测年的矿物：最常用的是石英，其次是方解石、钾
长石等，陨石也可用于测年。

对于断层来说，常用的样品为：断层
泥、具有构造意义的方解石脉、能够反映活动性年代的细粒松散沉积物（风成或河湖相沉积）和钟乳石等。

适用范围：102～106年。

三、光释光（OSL）法
光释光法是在热释光法的基础上形成的一种测年方法，其信号形成机理与热释光信号相同。

不过，光释光信号具光敏感性，光释光信号在强光下，就能全部释放出来。

因此，在自然风化搬运沉积过程中，其已有的光释光信号较热释光信号更易归零。

所测样品：风成沉积物（黄土）和细粒的河湖相、冰水相沉积（如粉砂和粘土）等第四纪沉积物。

四、电子自旋共振（ESR）法
原理：顺磁性物质在高频电磁波的作用下，当磁场强度和微波频率调节到某一特定值时，微波能量会被顺磁物质强烈吸收，称为顺磁共振。

由于这一现象的本质与顺磁性物质中的自旋电子有关，所以称为电子自旋共振。

电子自旋共振波谱仪是探测物质中不成对电子浓度的直接工具。

由于矿物中普遍存在能够捕获由辐照产生的自由电子（或失去电子的空穴）的缺陷，它们可以形成含有不成对电子（空穴）的顺磁中心。

由于样品中顺磁中心的浓度是随着辐照剂量的增加而增加的，那么样品中顺磁中心的数目将与样品的年龄成正比。

假设样品形成时含有的顺磁中心数为零，而且环境的自然辐照剂量相对不变，通过用电子自旋共振波谱仪来确定样品形成后所接受的等效辐照剂量，可以推算出样品的年龄。

测年样品：对于断层活动性研究来说，一般常用的样品有断层泥、具有构造意义的方解石脉、能够反映活动年代意义的细粒松散沉积物（风成或河湖相沉积）和钟乳石等。

适用范围：103～106年
五、石英颗粒表面显微观测（SFM）法
原理：断层泥中的主要成分为碎砾和粘土矿物，碎砾主要是石英和其他矿物及原岩碎屑，其中石英是稳定的矿物，形成后不会风化变质为其他矿物，而因溶蚀程度的不同表现出不同的溶蚀类型。

同时，石英碎砾的溶蚀程度与时间是相关的，可在经验上和统计上得到不同时期形成的石英碎砾的溶蚀特征分布。

这样，对比所测样
品中石英碎砾的溶蚀类型和所占的比例就可以得到样品形成的地质时期。

测年样品：断层泥中的石英碎砾。

适用范围：用于确定晚第三纪以来的样品的相对年龄。

六、第四纪孢粉分析法
原理：该法是通过对第四纪孢子花粉化石的研究，达到恢复第四纪古植被、古气候及古地理环境，进而划分和对比第四纪地层，尤其可用于划分全新世松散沉积物的相对年龄。

适用性：将孢粉分析法用于断层活动性研究，主要是通过鉴别断层上覆盖的第四纪地层的年代，测定断层停止活动的大致时间。