光释光技术在长江三角洲中的应用

年代学是古环境演化研究的基础。14C测年主要针对近5万年以来的沉积物,210Pb、137Cs方法则用于近百年沉积物测定。在三角洲环境中,由于沉积物中缺乏测年所需的碳或碳库效应,使得14C定年存在一定的困难。光释光 (OSL) 技术的发展,为三角洲年代学的研究提供了技术支持,该方法测年范围从近百年到几十万年。测年的基本原理是:沉积物中的石英或长石矿物在埋藏的过程中,会受到周围环境中放射性核素衰变发射的射线辐照,并在矿物晶体中以能量的形式进行储存,埋藏的时间越长,积累的能量就越多。光释光测年就是利用这个原理,在实验室中把矿物晶体中积累的能量以信号的形式激发出来,然后计算储存这些信号需要所需要的时间,即沉积物的埋藏年龄。
近年来,古环境研究小组在实验室的支持下,建设了OSL年代学实验室。在此基础上,以长江三角洲为研究区域,针对近万年和近百年两个时间尺度,通过与同位素海洋学、海洋塑料等团队的合作,开展了OSL定年的研究。对全新世钻孔 (图1) 采用多粒级对比,以及多颗粒单颗粒光释光技术对比,发现中粒整体比粗粒石英晒退情况要好,但是部分中粒样品也存在晒退问题;单颗粒和小片技术可以识别出晒退较好的颗粒,提高数据的准确性;14C年代数据普遍存在高估 (高估 1-30 ka),应谨慎对待已有14C数据资料 (图2)。对长江水下三角洲A6-6钻孔近百年沉积的OSL年代学研究,并通过与210Pb、137Cs、239+240Pu和微塑料等测年方法的比较研究,发现细颗粒石英的OSL年龄存在约60 a的高估 (图3),反映了石英光释光信号对于近百年沉积物存在不可忽视的晒退问题。上述结果表明,OSL方法是三角洲近万年以来沉积定年的有效手段。

 


光释光技术除了可以应用于测年,在物源识别方面也展现了巨大的潜力。对全新世长江三角洲的沉积物光释光性质研究发现,不同层位的释光灵敏度不同,反应了长江三角洲沉积物物源的变化,及其对全新世的海进海退和亚洲季风变迁的响应 (图4)。
 
 
上述成果分别近期发表在《Marine Geology》、《Quaternary International》、《The Holocene》、《Quaternary Geochronology》及《第四纪研究》研究上。


 
 
本研究相关论文:
Xiaomei Nian*, Weiguo Zhang, Zhanghua Wang, Qianli Sun, Jing Chen, Zhongyuan Chen, Simon M Hutchinson, The chronology of a sediment core from incised valley of the Yangtze River delta: comparative OSL and AMS 14C dating. Marine Geology, 2018, 395: 320-330
Xiaomei Nian*, Weiguo Zhang, Zhanghua Wang, Qianli Sun, Jing Chen, Zhongyuan Chen. Optical dating of Holocene sediments from the Yangtze River Delta, China. Quaternary International, 2018, 467: 251-263.
Feng Wang, Xiaomei Nian*, Jinlong Wang, Weiguo Zhang, Guyu Peng, Can Ge, Chenyin Dong, Daoji Li. Multiple dating approaches applied to the recent sediments in the Yangtze River (Changjiang) subaqueous delta. The Holocene, DOI: 10.1177/0959683617752847.
Xiaomei Nian*, Weiguo Zhang, Fengyu Qiu, Jintang Qin, Zhanghua Wang, Qianli Sun, Jing Chen, Zhongyuan Chen, Niankai, Liu. Luminescence characteristics of quartz from Holocene delta deposits of the Yangtze River and their provenance implications. Quaternary Geochronology, https://doi.org/10.1016/j.quageo.2018.04.010
年小美*, 张卫国. 光释光技术在我国海岸晚第四纪沉积测年中的应用. 第四纪研究, 2018, 38 (3): 573-586.