光釋光測年技術在深海研究中的套用

《光釋光測年技術在深海研究中的套用》是依託北京大學，由周力平擔任負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：光釋光測年技術在深海研究中的套用
• 項目負責人：周力平
• 項目類別：面上項目
• 依託單位：北京大學

項目摘要

古海洋學研究取得迅速的發展，在一定程度上得益於深海古氣候記錄準確年代標尺的建立。然而，由於某些特殊的水文過程或碳酸鹽補償深度較淺，並非世界各大洋所有海域都有套用古地磁或放射性碳等常用定年技術的條件。本項目將通過對深海沉積物中不同粒級石英和長石光釋光性質的系統研究；詳細分析兩類礦物的光釋光信號組分，探索適用於不同礦物的最佳古劑量測量實驗條件；採用多種方法測定放射性元素濃度和模擬相結合的方式，準確估算深海沉積物樣品的環境劑量（年劑量）；建立一套可靠的年齡測定方法；結合沉積物粒度分析，認識沉積環境和沉積過程可能對光釋光信號和所得年齡的影響。將這一方法套用到北冰洋西部、東北亞邊緣海以及北太平洋中部和西部等不同海域若干有較大古海洋學意義的鑽孔岩芯樣品研究中，旨在為解決古海洋學和古氣候學中重要的科學問題提供新的工具。

結題摘要

在一些海區（例如極地或離陸地較近的區域），由於沉積物中鈣質生物含量很低或者缺失、沉積速率變化很大或者地層不連續，建立沉積序列的年代框架是古海洋研究的瓶頸。儘管光釋光作為第四紀研究的主要測年技術得到了長足的發展，其在海洋研究中的套用仍寥寥無幾。本項目採集了來自全球不同海域如北冰洋西部、白令海陸架、楚克奇陸架以及白令海海盆和楚克奇邊緣等地的表層沉積物和少量岩芯樣品，通過對它們不同粒級和不同礦物光釋光信號較為系統的研究，揭示了光釋光技術在不同海洋沉積體系定年套用中的複雜性，同時提供了研究區與沉積過程相關的有用信息。北冰洋西部表層沉積物細粒石英的等效劑量較高，而岩芯樣品的等效劑量不隨深度增加，為光釋光絕對定年和相對定年都帶來了極大困難。相比之下，白令海和楚克奇海陸架區表層沉積物的細粒石英的等效劑測量結果表明樣品在搬運過程中受到了較充分的曬退，使在這一地區套用光釋光方法測年和估算沉積速率成為可能。嘗試用脈衝紅外後釋光法來測量混合礦物中石英釋光信號獲得的等效劑量與用石英獲得的等效劑量值具有良好的一致性，為解決深海沉積物小量樣品光釋光測年可能遇到的困難提供了實用的方法。將石英顆粒釋光靈敏度作為示蹤物源的新方法套用到極地、邊緣海及入海河流沉積體系中，擴展了光釋光方法在海洋研究中的套用範圍。珠江、紅河、湄公河及台灣、呂宋島、馬來半島、蘇門答臘島和婆羅洲的河流表層沉積物石英靈敏度差異顯著，並在附近海域的沉積物中得到體現。白令海和楚克奇海表層沉積物的細粒石英總體上具有較高釋光靈敏度值，而明顯低值的樣品很可能來自不同的物源。分布於不同區域的海灘沙粗粒石英釋光靈敏度存在明顯差異，線性調製釋光測量表明除采自美國加州部分樣品和加拿大溫哥華海灘的樣品以外，多數樣品均以快組分為主。南海ODP1148岩芯沉積物樣品測試結果表明，石英釋光靈敏度從漸新世到第四紀隨時間有明顯變化，推測與南海形成過程中沉積物物源變化有關。總之，本研究的結果表明，石英顆粒釋光靈敏度方法可望與其它方法在示蹤物源上形成互補，在海洋沉積研究中發揮重要作用。