光释光测年方法
风成沉积石英绿光释光测年的单片技术
4期
赖忠平等: 风成沉积石英绿光释光测年的单片技术
405
得相应的剂量水平。两者之差就是真实的等效剂量。 的可靠性, 同时也间接证实了由预热而导致的热转 移信号可忽略不计这一结论。
图 2 运用再生法单片技术测量等效剂量示意图
表 1 是 6 个样品的等效剂量测量结果, 每个样 品测得的等效剂量值从 6 到 22 个不等, 最终结果取 其均值。 其等效剂量与常规方法 (附加剂量法) 的等 效剂量有很好的一致性, 并且单片技术等效剂量的 误差均小于 3%。
Physica l R esea rch L abo ra to ry, A hm edabad 380009, India)
摘 要: 运用再生法进行单片技术测年所面临的主要问题是感量变化。论文探讨了石英绿光释光测年中对感量变
化进行校正的方法, 然后运用单片技术对沙漠黄土边界带风成沉积沙样进行等效剂量测定。结果表明, 单片技术是
石英绿光释光测年的理想手段。
关键词: 光释光测年; 单片技术; 风成沉积物
中图分类号: P533
文献标识码: A
单片技术是光释光测年自 90 年代以来的最新 进展。 常规的释光测年方法要求制备 30 至 40 个样 片, 最后得到一个年代值。而运用单片技术则用一个 样片就可得到一个年代值。 单片技术较常规的释光 技术有许多优点: ①精确度大大提高。所有的测量都 在一个样片上进行, 因而不需要进行归一化, 且矿物 发光特性的复杂性也因其样品量的减少而大为降 低。②实验过程大为简化, 所花费的精力及仪器设备 的占用时间也相应减少。 但单片技术对仪器的自动 化程度要求很高。 制好样片后所有等效剂量测量都 可在仪器内进行, 这同时也减少了人为因素的干扰。 ③样片量大大减少。用一个样片, 甚至只用一个矿物 颗粒就可以得到等效剂量。 ④可克服在低剂量区释 光信号增长的超线性。 ⑤可对一个样品重复测得很 多的等效剂量, 从而进行重复性检验, 并通过取均值 进一步提高测年精确度; 同时也为快速沉积不均匀 晒退的沉积物, 如洪积物、冰积物等的年代测定提供 了可能性。通过测定许多单颗粒矿物的等效剂量, 可 从样品的不均匀晒退的矿物颗粒中检测出完全晒退 的矿物颗粒, 从而准确测定其沉积年代。
光释光测年基本流程
光释光测年基本流程
光释光测年基本流程：
1.选择目标星系或天体，通常选择距离地球较近且比较亮的天体。
2.选择参考星系，为了测量目标星系的距离，需要选择一个已知距
离的参考星系，例如银河系。
3.通过观测确定视差角度，视差是指地球在不同时间观测到同一颗
星的位置发生的微小变化。
通过观测目标星系在不同时间的位置，可以测量出目标星系与参考星系之间的视差角度。
4.计算距离，根据三角函数的基本原理，可以利用已知的视差角度
和地球公转轨道半径来计算目标星系与地球之间的距离。
如果将这个距离换算为光年，就可以得到目标星系的光年距离。
沉积物的光释光(OSL)测年简介
译为
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选频光释光_特征波长光释光测定年龄的技术
第21卷第3期核电子学与探测技术V ol.21N o .32001年5月N uclear E lectronics &D etecti on T echnol ogyM ay 2001选频光释光——特征波长光释光测定年龄的技术李虎侯(国土资源部国家光释光实验室,河北石家庄050061摘要:光释光是结晶固体的特征发光性质,不同固体在不同波长的激发光源作用下,释放出来的光子的波长也是不同的。
介绍了一种利用矿物的特征光释光测定年龄的方法。
首先是采用BG 1999光释光谱仪选定激发光源,确定释放光子的频率,再用矿物的特征光释光谱作年龄测定。
利用这一技术获得的年龄数据不仅准确度高,而且可信度大。
关键词:光释光;年龄测定;选频光释光;特征频率中图分类号:O 482.31文献标识码: A 文章编号:025820934(20010320176204收稿日期:2000212213作者简介:李虎侯(19362,男,湖南衡山人,国土资源部光释光实验室教授,从事核化学专业方面的研究。
光释光断代(D ating w ith Op ticalL um inescence ,DOL 发展了15年[1],积累了不少有用的资料,加深了我们对光释光过程的认识。
光释光过程并非单一,发射光子能量与储能电子在晶体中所在的能态、激发光源的波长都有密切的关系。
这就进一步促使我们把注意力集中到矿物的发光特征研究上。
近年来,我们发展了一种特征波长的光释光测定年龄技术[2]。
它的理论依据是:晶体接受辐射后,作为辐射损伤的后果之一是在晶体中产生了大量的储能电子,这些储能电子一经某一特定波长的光激发后,便会发射出具有特征波长的光子。
这些具有发射特征波长光子的储能电子在晶体中存在的寿命则是属于晶体固有的特性,那么,这些储能电子在晶格中存在的年龄N 就是N =O c O a式中:O c 为晶体中积累的光释光量;O a 为环境辐射每年为晶体中提供的光释光量。
第四纪沉积物的光释光测年
第四纪沉积物的光释光测年第四纪沉积物是地球上相当普遍的现象，主要包括冰川、海洋、湖泊、风沙等各种不同类型的沉积物。
而对这些沉积物的年代测定，是了解地质历史和地球演化的重要方法之一。
其中，光释光测年是比较常用的一种方法。
光释光测年法是通过测量沉积物中放射性元素在受压缩的条件下释放出的光的强度，来推算出沉积物的年代，其原理是通过放射性核素的衰变产生的电子在晶体的能级中被激发并存储了一定的能量，当这些电子被外部光激发和释放出能量时，可以计算沉积物的年代。
由于不同类型的沉积物受到质地、孔隙度等因素的影响，其光释光测年的应用也各有不同。
对于河流沉积物，其物质组成相对单一，早期研究发现主要受水力因素控制。
当然，近年多因其他因素的介入，比如生物作用等等，可能导致河流产沉积物的方式也有所变化。
不过，河流沉积物本身属于不透明性渐新世石英发光物质，因此受热时间比较短，同时晶格中元素掺杂也比较少，易于研究。
对于湖泊沉积物，其组成和河流沉积物相比更加复杂。
由于受到河流输入物质的影响，经过复杂形成过程的湖泊沉积物包括有机物、矿物、碎屑等多种物质，对于其光释光测年的研究也相对较为困难。
不过，湖泊沉积物的研究价值也同样十分重要，可以用来研究气候变化、生态环境变化等。
对于滨海沉积物而言，其年代的测定除了综合其他因素以外，特别是受到潮汐作用及生源碎屑变质过程的影响，所以光释光测年的选单更为繁琐和复杂。
同时，由于滨海沉积物的成分多样且生活物质也相对较多，很多时候研究者需要应用多种年代测定的方法进行分析。
总之，在进行光释光测年研究的同时，需要考虑物质组成、沉积环境、沉积层次及沉积古地理等因素，同时进行多种年代方法的对比与综合，以获得最为可靠的研究结果。
光释光测年基本流程pdf
第32卷第5期2013年05月地理科学进展PROGRESS IN GEOGRAPHYV ol.32,No.5May,2013收稿日期：2013-05；修订日期：2013-05.基金项目：国家自然科学基金项目(40901011，41172168)。
作者简介：赖忠平(1968-)，男，博士，研究员，博士生导师，主要从事第四纪地质和释光年代学研究。
E-mail:zplai@683-693页1引言光释光(optically stimulated luminescence,OSL)测年技术是目前第四纪研究中应用最普遍也是最被认可的测年技术之一，测年范围可从几十年(Liu et al,2011)到十几万年(Lai et al,2013)，甚至达到70多万年(视样品而定)(Huntley et al,2001)。
因其测年物质是石英或长石，在绝大多数沉积物中含量丰富，所以可广泛应用；并且是对沉积物的直接测年。
相比14C 测年，光释光测年在干旱半干旱区的应用具有独特优势，Lai 等(2013)对此有初步总结，认为在这些地区14C 测年对全新世样品可靠性很好并与光释光测年有很好的一致性(Long et al,2012a;Yi et al,2012)，但年代超过2.5万年的14C 测年结果都可能因为低估需要重新评价，而光释光测年结果(年代可超过10万年)与地层、气候记录等有更好的一致性。
在碳库效应显著的地区，光释光与14C 测年相比更具有明显优越性，并可用来衡量碳库效应的程度及对碳库效应进行校正(Liu K et al,2012;Long et al,2012b)。
Lai 等(2013)系统总结光释光测年结果发现，在中国西北干旱半干旱区原来基于14C 测年认为是“氧同位素三阶段晚期代表高湖面的沉积”年代应是氧同位素五阶段。
近年来，地学研究对光释光测年的需求越来越大。
但是，不少地学同行对该技术的测年过程(包括采样方法、测试流程等)了解还不够充分，这可能导致采样不规范、测年准确性无法保证等问题，限制了该方法更广泛的应用。
第四纪沉积物的光释光测年
第四纪沉积物的光释光测年第四纪沉积物的光释光测年第四纪沉积物是指在第四纪时期经过风化和运移后，沉积在陆地和海洋中的一种沉积物，包括冰碛岩、沙石、淤泥、泥炭等。
光释光测年是一种通过测定某些物质吸收自然或人工光后释放出的能量大小，来确定该物质形成或曾经受到过辐射的年代的方法。
下面将介绍第四纪沉积物光释光测年的原理、方法和应用。
一、原理光释光测年的原理主要是利用放射性元素如铀、钍、钾等在周围环境中辐射照射下，使沉积物中的矿物质发生捕获电子。
这些捕获的电子会在被光子激发后重新回到电子的基态，从而释放出固定的能量。
这些能量的大小与光子激发的时间长短、光子的强度等相关。
通过测量物质释放的光子数和大小，可以计算出当初放射性元素辐射照射到物质时的时间，从而确定物质的年代。
二、方法第四纪沉积物的光释光测年通常采用的是石英或长石中的能量陷阱信号。
具体方法如下：1. 样品制备：在选取样品时，需要注意样品中对应的矿物质应尽可能稳定，同时需要清理掉附着在样品表面的沉积物和氧化膜等物质。
然后经过机械、化学等处理，使样品的体积尽可能均匀，表面光洁。
2. 光释光测量：将样品置于黑暗环境下，利用激光、LED等光源进行激发，然后测量样品释放的光子数和大小。
3. 数据处理：根据样品释放出来的光子数和大小，利用计算机绘制出释光剖面图。
然后通过校准样品，将温度对测年结果的影响进行校正，最后得到样品的年代数据。
三、应用1. 确定岩石风化速率：通过光释光测年，可以计算出岩石中的富含石英的矿物质受到辐射照射的时间，从而确认该岩石表面的风化速率。
2. 确定海平面变化：利用从海洋底下采集的沉积物中的石英等矿物质，可以计算海洋沉积物的年代，从而确定岩石和海洋底部过去的海平面高度。
3. 确定冰川活动历史：通过采集冰川中的石英沉积物，在确定沉积物中石英矿物质年代的基础上，就可以推断出冰川活动的历史。
总之，第四纪沉积物的光释光测年可以在许多地质研究领域中发挥重要作用，并对我们认识地球历史和未来的变化具有重要的科学意义。
光释光测年技术
光释光测年技术1. 基本概念解释光照射矿物晶体，尤其是硅酸盐矿物晶体，激发晶体先前贮存的电离辐射能，并以光的形式释放出来，亦即晶体被光激发而发射的光，就是光释光(OSL)。
通过OSL信号强度的测量，建立OSL信号与辐照剂量的关系，就可获得样品埋藏期间所吸收的电离辐射剂量即等效剂量DE值，而DE值又是样品接受的年剂量和样品埋藏时间的函数，即DE = ?（D, t）。
D为样品接受的年辐射剂量，又称环境剂量率，可通过样品及其周围物质的铀、钍、钾和含水量的测量来获得。
t为样品埋藏时间，即样品年龄。
也就是说：通过测量样品的光释光（OSL）信号强度和环境剂量率，经过OSL信号对辐照剂量的响应函数可获得样品的沉积埋藏年龄的技术即为光释光（OSL）测年技术。
2. 主要应用领域目前石英、长石等矿物光释光技术主要应用于第四纪碎屑沉积物的年龄测定。
鉴于这一方法测定的是第四纪沉积物中石英、长石等矿物最后一次曝光后被埋藏的年龄，即沉积年龄，它广泛应用于第四纪地质、环境地质、水文地质、构造活动等的研究和大型工程场地地壳构造稳定性或地震危险性评价。
此外，矿物光释光技术也被广泛用于古陶器、瓷器、燧石石器等考古器物测年以及第四纪火山喷发事件年龄测定。
3. 国外应用情况光释光测年技术是1985年由Huntley教授等提出的，国外研究以及应用都比较广泛。
主要应用在晚更新世以来风成黄土、沙丘的形成演化以及相关的气候－环境演变时间序列、古水文演化、活动构造和古地震、海啸等方面。
特别是2000年Murray和Wintle在总结和归纳前人研究的基础上通过大量试验提出了石英颗粒“单测片再生剂量技术”（“Single-aliquot regenerative-dose procedure”, SAR）以来，光释光测年方法在上述应用方面都取得了一系列突出的新成果（Wintle and Murray，2006；M.Walker, 2005）。
4. 国内应用情况国内主要应用于广泛发育于我国北方的黄土－古土壤序列及其记录的气候－环境变化、干旱－半干旱区风砂活动及沙漠形成和演化、地貌过程、古水文演化、构造活动和古地震、古人类遗址和考古研究等方面的测年和年代学研究，并在古陶瓷（王维达等，2005；夏君定等，2005）、黄土地层测年（王旭龙等，2006；Lu,et al,2007）、沙丘砂和风砂活动测年（Li Shenghua et al,2002；Zhao H. et al,2007）和古地震事件测年（Lu, et al,2002）等取得了重要研究成果。
光释光测年方法及其在地质研究中的应用
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。
光释光测年项目
光释光测年项目一、光释光测年项目的基本介绍光释光测年啊，那可是个超级有趣又超级厉害的东西呢。
简单来说，它就像是时间的侦探，能够通过对一些矿物颗粒的分析，搞清楚它们到底在地球上存在多久啦。
比如说那些在土里或者石头里待了好久好久的矿物，光释光测年就能像魔法一样，把它们的年龄给算出来。
这对于考古学啊，地质学之类的学科，那可真是太有用啦。
考古学家们可以根据这个测年结果，知道那些古老的遗址到底是啥时候的，是几千年前还是几万年前呢。
地质学家也能明白那些岩石的形成年代，就好像能看到地球过去的历史画面一样，是不是超酷的？二、光释光测年项目的操作流程1. 样本采集这是第一步哦。
科学家们或者相关的研究人员要到野外去，找到那些合适的样本。
像一些特定的沉积物啊，或者古老的陶器之类的。
这个过程可不容易呢，有时候要跑到很偏远的地方，像深山老林里或者沙漠边缘。
而且要特别小心，不能把样本给破坏了，不然测出来的结果就不准啦。
就像对待宝贝一样，小心翼翼地把样本采集好，放在专门的容器里带回来。
2. 样本处理采回来的样本可不能直接就拿去测年呢。
要先进行处理，把里面需要的矿物颗粒给分离出来。
这就像把混在一起的东西挑出有用的部分一样。
这个过程需要很精细的操作，要用到一些专业的设备和化学试剂。
不过可不能乱加东西哦，得按照严格的标准来，不然就会影响后面的测量结果。
3. 测量分析处理好的样本就可以放到光释光测年的仪器里啦。
这个仪器会对样本进行光照之类的操作，然后根据矿物颗粒发出的光信号来计算年龄。
这个过程就很神奇啦，那些矿物好像在和仪器对话一样，把自己的年龄信息传递出来。
不过这也需要操作人员很熟练地掌握仪器的使用方法，要能读懂那些复杂的数据，就像解读密码一样。
三、光释光测年项目的应用领域1. 考古学方面在考古学里，光释光测年简直是神器。
比如说发现了一个古老的墓葬或者一个古代的村落遗址。
通过对遗址里的土壤或者陶器碎片进行光释光测年，就能知道这个遗址大概是哪个年代的。
地大光释光测年流程_20150526
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）。
热释光测年法
热释光测年法根据热释光仪对特定波长的红外辐射所产生的光谱吸收峰的变化进行分析，就可以测得样品的年龄。
其基本原理是：试样在热释光仪中受到红外线照射，由于试样受热而发生分子振动，引起红外辐射通过试样产生吸收。
因此，热释光法是利用红外辐射能量与温度有关这一物理特性来确定年代的。
这种方法的准确性和灵敏度比较高，即使在小样品上也可获得良好的效果。
因为它不受材料颜色的影响，所以是目前应用最广的无损检验技术之一。
利用热释光方法可测定样品的绝对年龄和相对年龄，或样品与母体材料的结合情况等。
但热释光测定方法存在许多问题，如固定热释光仪所需要的时间长，尤其对脆性试样测定更为困难；在短时间内，一般只能做一次鉴定；样品需先经烘烤才能测定，这一步操作费工费时，而且还会破坏样品表面的油漆等。
1．在使用时应防止误触带电部位，以免造成人身伤害。
2．应定期清洁仪器和校准温度计，并作好记录。
3．待测试样应置室温干燥处，应尽量避免阳光直射，以免样品受热干燥或被空气中潮气氧化而引起偏差。
4．应用热释光仪测试热塑性试样时，应将热释光仪移至离试样距离为25mm以上，试样表面应平整。
5．试样的规格尺寸必须严格控制，当测试厚度大于10mm时，试样边缘的油漆层应铲去，不允许把边缘弄得锋利，以免使试样断裂时发生割痕。
6．实际的试样若未完全烧结，其外观与形状也应加以限制，例如平头、圆头或细丝试样均不宜采用。
7．当测试铁磁性材料时，由于剩磁的存在，可能会影响测定的准确性，故应将试样进行充磁。
8．在进行化学反应时，可能会导致样品的分解，此时应该先用样品清洗液清洗，然后再测定。
9．若要对某些材料进行定年，应考虑在测定热释光值时，对试样采取充氮气或加干燥剂等防护措施，并设法延缓试样与周围环境的接触时间。
10．热释光仪应置于平整、稳定、清洁、通风良好的环境中使用。
11．测试铁磁性材料时，除不得使用磁性夹子外，也不应使用任何带磁性的物质来夹持试样。
光释光测年方法
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%。
光释光测年方法
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%。
光释光测年技术
光释光测年技术1. 基本概念解释光照射矿物晶体，尤其是硅酸盐矿物晶体，激发晶体先前贮存的电离辐射能，并以光的形式释放出来，亦即晶体被光激发而发射的光，就是光释光(OSL)。
通过OSL信号强度的测量，建立OSL信号与辐照剂量的关系，就可获得样品埋藏期间所吸收的电离辐射剂量即等效剂量DE值，而DE值又是样品接受的年剂量和样品埋藏时间的函数，即DE = ?（D, t）。
D为样品接受的年辐射剂量，又称环境剂量率，可通过样品及其周围物质的铀、钍、钾和含水量的测量来获得。
t为样品埋藏时间，即样品年龄。
也就是说：通过测量样品的光释光（OSL）信号强度和环境剂量率，经过OSL信号对辐照剂量的响应函数可获得样品的沉积埋藏年龄的技术即为光释光（OSL）测年技术。
2. 主要应用领域目前石英、长石等矿物光释光技术主要应用于第四纪碎屑沉积物的年龄测定。
鉴于这一方法测定的是第四纪沉积物中石英、长石等矿物最后一次曝光后被埋藏的年龄，即沉积年龄，它广泛应用于第四纪地质、环境地质、水文地质、构造活动等的研究和大型工程场地地壳构造稳定性或地震危险性评价。
此外，矿物光释光技术也被广泛用于古陶器、瓷器、燧石石器等考古器物测年以及第四纪火山喷发事件年龄测定。
3. 国外应用情况光释光测年技术是1985年由Huntley教授等提出的，国外研究以及应用都比较广泛。
主要应用在晚更新世以来风成黄土、沙丘的形成演化以及相关的气候－环境演变时间序列、古水文演化、活动构造和古地震、海啸等方面。
特别是2000年Murray和Wintle在总结和归纳前人研究的基础上通过大量试验提出了石英颗粒“单测片再生剂量技术”（“Single-aliquot regenerative-dose procedure”, SAR）以来，光释光测年方法在上述应用方面都取得了一系列突出的新成果（Wintle and Murray，2006；M.Walker, 2005）。
4. 国内应用情况国内主要应用于广泛发育于我国北方的黄土－古土壤序列及其记录的气候－环境变化、干旱－半干旱区风砂活动及沙漠形成和演化、地貌过程、古水文演化、构造活动和古地震、古人类遗址和考古研究等方面的测年和年代学研究，并在古陶瓷（王维达等，2005；夏君定等，2005）、黄土地层测年（王旭龙等，2006；Lu,et al,2007）、沙丘砂和风砂活动测年（Li Shenghua et al,2002；Zhao H. et al,2007）和古地震事件测年（Lu, et al,2002）等取得了重要研究成果。
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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。
因此释光年代指晶体矿物在上次加热事件或曝光事件后埋藏直到现在的时间间隔。
当晶体矿物被埋藏后将重新接受来自周围环境的电离辐射，其释光信号就会重新积累，释光信号积累的强度与所接受的环境辐射剂量成正比。
环境辐射主要来自晶体矿周围U、Th和K等放射性元素衰变产生的辐射和宇宙射线的辐射，宇宙射线的辐射与地理位置相关，U、Th和K 的辐射与它们的含量有关。
因为宇宙辐射和放射性物质的辐射短期内(相对于其半衰期而言)是不变的，所以某一已知地点环境中的辐射剂量率是固定的。
也就是说同一地点的晶体矿物的环境辐射剂量与积累时间成正比。
在实验室中，用加热或用光束照射矿物颗粒使累积的辐射能以光的形式被激发出来，这就是释光信号。
通过加热激发的释光信号叫热释光，通过光束激发的释光信号叫光释光。
释光测年包括两个方面的测量，一方面是测量样品在埋藏期间储存的环境辐射剂量总量(N);一方面是测量样品所处埋藏环境的放射性辐射剂量率，即单位时间内的辐射剂量(B)。
年龄计算公式可以表示为: A=N/B或A=D e/Dy其中A表示样品的年龄(age)单位为千年(Ka)或年(a);N表示样品埋藏阶段储存的环境辐射剂量总量;B表示样品所在埋藏环境单位时间内的辐射剂量;D e表示等效剂量(Equlivalentdose)，即实验室产生相当于样品天然释光信号所需要的辐射剂量，也称古剂量(Paleo dose，简写P)，单位为Gy或mGy;Dy表示环境剂量率(Doserate，或称年剂量annual dose)，即样品在埋藏环境中单位时间内所接受的环境辐射剂量，单位为Gy/Ka或mGy/a。
图一：光释光测年原理图二：石英的TL发光曲线2.样品类型释光测年的可靠性极大地取决于对D e值和环境剂量率D的准确测定。
理论上，释光测年的矿物必须满足以下基本条件：①被测矿物在沉积埋藏时矿物的释光时钟已经回“零”；②被测矿物的释光信号具有很好的热稳定性，即在常温下不发生衰减；③被测矿物被埋藏后处于恒定或基本恒定的环境辐射场中，接受的环境剂量率为常数。
虽然自然界中长石和石英几乎在各种沉积物中都可以找到，但不是所有含长石和石英的物质都适合于OSL测年，通常可用于OSL测年的样品如下。
（1）最适宜的样品风积物，如沙丘砂、黄土等大气粉尘堆积物，以及经过高温烘烤后的砂土等。
这些类型的沉积物在沉积前经过充分的曝光或高温将释光信号倒空，释光“时钟”为零。
这些沉积物的OSL测年结果可靠性很高，是实验方法学研究中重要的实验对象。
（2）可作测年样品河、湖相粉—细砂、粘土质粉—细砂（层理清晰、分选良好）沉积物，以及滨海相粉—细砂、粘土质粉—细砂（层理清晰、分选良好）沉积物。
这些类型的沉积物经过较长时间的搬运和沉积，释光信号光晒退程度较好，信号残留低。
其OSL测年能够提供一个参考年龄，使用时若有相应的地层地貌或独立年龄等进行补充，可靠性较好。
（3）可作试验性测年的样品较缓慢沉积过程的坡积物，具有清晰沉积层理的粉—细砂或含粉细砂沉积，崩积楔上部坡积物、泥石流堆积体中层理清晰的冲积物，冰水相沉积物中层理清晰的冲积物等。
这些类型的沉积物在沉积前堆积速率往往较快，曝光时间短且不均匀，信号残留高且颗粒间分布不均一。
这类沉积物在OSL测试时应非常注意数据的测量及统计计算方式，对其年龄结果应当谨慎使用，并且需要有较多的其他方面的证据来佐证，单独使用容易造成较大误差。
3采样要求光释光测年样品在采集、运输、储存以及实验室前处理和测试过程中，都必须确保样品避光保存及操作(实验室红光除外)。
此外，储存场所应尽可能远离辐射场。
采样时可根据剖面的坚硬程度，选择用钢管或是深色塑料管(一般内径2～6cm，长度12～22cm)砸入剖面取样。
年代较新的或较松散的沉积，例如风沙、部分湖相沉积等可用塑料管;而年代较老、胶结较好、较坚硬的剖面，比如冰川沉积、年代较老的黄土等，需用钢管。
关于样品量，实验室最后只需提取1～2g的纯石英或长石样品(一般粒径是38～63μm、90～120μm或120～150μm;也有用4～11μm，如深湖相样品)。
因此，可根据沉积物中所含以上有效测试粒组的多少选择采样管的规格。
比如黄土中可测试的粒组含量高，采用一个15cm×3cm的管样就足够了。
但冰川沉积以砾石为主，可测试粒组含量较少，采样量需酌情加大，一般采用22cm×6cm的管样，甚至需要平行采两管样品。
采样前先剥去剖面表层至少30cm厚度的沉积物，以避免采集到表层曝光的样品。
然后将采样管一端塞上避光材料(黑布、黑色塑料袋、棉花等)，从另一端将管用锤垂直砸入新鲜剖面中，取出管时用相同材料塞紧里端，并用胶带束紧两头，写上样品编号。
在采样管周围采集200～300g左右的散样，用于U、Th和K含量及含水量的测量，应标明对应的样品号，该部分样品无需避光，但要密封保存，以防水分散失。
注意:在沉积物不均一的层位或层间采样时，管样周围30cm范围内各种沉积都需兼顾，尽量使测得的年剂量接近实际值。
钻孔岩芯的采样:在岩芯剖开前在需要定年的层位锯出约10cm的一段岩芯，用不透光的黑塑料包好送到释光测年实验室。
尽量选取岩性相对均一稳定的细粉砂－亚粘土层位取样，避免粘土层，因粘土前处理很困难。
在释光实验室里锯开管子，取出整块岩芯，岩芯表层(厚2～3cm)部分可于U、Th和K含量及含水量的测量，留下岩芯中心的样品进行光释光测年。
如需送样，则取样前最好咨询光释光实验室，以获取更完整的取样要求。
4.OSL测年法测年的范围4.1下限Ballarini等对荷兰海岸沙丘样品的OSL测年获得了与历史记录相吻合的10~260a的释光年龄。
对这种非常年轻的样品，要求所测试的沉积颗粒沉积前OSL信号完全晒退、信号强度非常好、灵敏度高，另外，对测试流程需要专门进行优化以降低热转移信号的影响，同时不影响测试精度。
Baner-jee等对1755年Lisbon地震海啸相关沉积物进行OSL测年获得了较可靠的结果。
OSL测年在对过去 300a内沉积物的年代学研究要优于14C测年。
因为在这个年龄范围内，14C测年的不确定性非常大。
对于百年级别及以下样品的OSL测年，最大的制约来自于年轻样品的OSL信号可能太弱。
而当前对富钾长石释光信号的异常衰减问题已经有所解决，高灵敏度的长石IRSL信号可望能够对几十到几百年尺度进行测年，并且获得优于石英测年的可靠性。
4.2上限对于大多数地学OSL测年，研究者们非常期望的年代范围主要集中在n×104~n×105之间，但是常规OSL测年中，影响测年上限的一个重要因素是石英OSL信号饱和，在靠近饱和区间的天然OSL信号在实验室中获得的对应D e值在精度和准确性方面都问题重重。
对于目前最常用的SAR法而言，其最适宜于对石英 OSL信号中的快速组分进行测试，而快速组分的生长曲线可以用一个单饱和指数方程进行拟合：I=I0（1-e D/D0）式中：D为获得信号I时的剂量，单位Gy，D0为生长曲线开始进入饱和时的特征值，I0为无限大D值时的信号值。
已有报道指出，D0的典型范围在55~100Gy 之间，在对D e值超过 D0值两倍的样品进行测年时应非常谨慎，因为此后的剂量响应曲线的斜率已经非常小，任何测量误差都将导致D e值的极大误差。
一些测试研究已经表明，对MIS5e（116~132ka）区间内的样品进行测年，石英的OSL年龄偏低，约10%，但是在样品的环境剂量率很低的情况下（如小于 1.5Gy/ka），也可以获得更老的年龄（大于20ka）。
考虑到大部分样品的环境剂量率在 2~3Gy/ka之间（粗颗粒石英），SAR法即使测到100ka 以上的年龄，也应有足够的地质或其他方面的佐证，否则须谨慎。
而对于SMAR法，在对洛川黄土释光测年的研究中，测定的OSL年龄一直到130ka左右仍与已知气候地层年龄良好对应，但该方法同样使用石英OSL信号中快速组分，虽然克服了SAR法测量循环中信号积累的问题，在对更老的样品测试时表现得比SAR法更好，但是测得的范围也超出有限。
对于更老的样品的OSL测年，要获得更可信的测试结果，目前看来只有在测试的信号、方法和技术方面有所发展和改进，以有效地提高D e值的测量范围。
5.影响测年结果可靠性的潜在因素测年结果的可靠性包括精度和准确性2个方面，影响可靠性的因素较多较复杂，根据多年实验室及野外地质工作的经验，对一些潜在因素初步归纳如下。
（1）OSL信号本身的特征（如信号的感量、快速组分的比例、残留信号的影响程度等）。