發(fā)布時間：2020-05-21 04:53

【摘要】：第四紀(jì)冰期與間冰期旋回下形成的黃土-古土壤序列是重建古氣候變化、預(yù)測未來環(huán)境變化趨勢的良好載體。漢江上游地區(qū)地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)北部邊緣地帶,對氣候變化非常敏感,該地區(qū)發(fā)育的多級河流階地上大多分布著厚層黃土-古土壤沉積序列。近年來對于漢江上游地區(qū)河流階地的研究大多集中于一級階地與三級及以上階地,一級階地黃土沉積物的年齡容易通過石英顆粒的釋光測年技術(shù)測得,三級及以上階地的沉積物年齡則可以采用古地磁測年技術(shù)測得。由于二級階地沉積物的年代相對于三級及以上階地而言年輕得多,全部處于布容正極性時,故古地磁測年技術(shù)無法確定其準(zhǔn)確年齡;而且,采用常規(guī)的石英光釋光技術(shù)對二級階地部分層位的石英顆粒進(jìn)行測年時,其釋光信號已達(dá)到飽和,會致使測年結(jié)果偏小;鉀長石相對于石英來講測年上限相對較大,但同時存在釋光信號異常衰退的現(xiàn)象,不易獲得可靠的年齡數(shù)據(jù)。正是由于測年方法的限制,一直以來對于漢江上游二級階地的形成時間、形成機(jī)制以及階地形成后的氣候變化方面的研究較少。當(dāng)前,不同學(xué)者利用不同方法所取得的年齡數(shù)據(jù)爭議較大,且大部分研究中用到的地層對比法、古地磁測年法等均為相對測年法,缺少可靠的絕對測年結(jié)果。沿漢江河谷地帶進(jìn)行廣泛的實(shí)地考察后,選取具有厚層黃土-古土壤沉積序列的庹家州(TJZ)二級階地剖面作為研究對象,以石英顆粒和鉀長石顆粒作為測年礦物,分別采用BLSL SAR法/Post-IR SAR法和pIRIR SAR法測定樣品的等效劑量,分析樣品OSL信號的曬退程度,結(jié)合環(huán)境劑量率,相互對比補(bǔ)充,最終確定階地沉積序列的光釋光年齡。將年代結(jié)果與氣候替代性指標(biāo)相結(jié)合,通過與全球其它地區(qū)同一時期的氣候記錄的對比,分析漢江上游二級階地的形成時間、形成機(jī)制以及中更新世以來該地區(qū)的氣候演變規(guī)律。對二級階地上的黃土-古土壤沉積序列進(jìn)行研究,對于填補(bǔ)漢江上游地區(qū)中更新世以來古氣候變化規(guī)律的空白、完善我國古氣候恢復(fù)研究乃至全球性的氣候變化研究工作都具有極其重要的科學(xué)價值。主要結(jié)論如下:(1)用石英顆粒測年可準(zhǔn)確獲得小于170 ka左右沉積地層的年齡,所測得的等效劑量上限約為550 Gy。采用藍(lán)光激發(fā)/紅外后藍(lán)光激發(fā)的方式進(jìn)行等效劑量測定,通過預(yù)熱坪區(qū)檢驗(yàn)、劑量恢復(fù)試驗(yàn)、循環(huán)比等最終選取預(yù)熱溫度Pre-heat 260℃、Cut-heat 220℃作為本文等效劑量值的最終測試條件;用釋光信號曬退曲線、等效劑量值的頻率分布直方圖及等效劑量值與感量變化校正后的自然釋光信號的相關(guān)關(guān)系三種方法對石英樣品OSL信號的曬退程度進(jìn)行分析后,對于OSL信號曬退不是很好的樣品,利用一階動力學(xué)公式對持續(xù)激發(fā)的光釋光信號曬退曲線(CW-OSL)進(jìn)行多組分?jǐn)M合拆分,得到快速、中速、慢速三種組分,依據(jù)分離出的快速組分確定最終的等效劑量值。用石英顆粒測年最終得到三個石英樣品的OSL年齡分別為 55.89±2.93ka,116.39±5.56ka 和 166.47±6.66ka,誤差均10%。(2)用鉀長石顆粒測年獲得了至少260 ka左右沉積地層的年齡,所測得的等效劑量上限約為797 Gy。采用紅外激發(fā)的pIRIR法測定從石英顆粒釋光信號生長曲線已經(jīng)飽和的樣品中分離出的鉀長石顆粒的等效劑量。通過50℃低溫條件和200℃高溫條件測試后,得出兩種溫度測試條件對于同一個樣品的等效劑量值的影響幾乎可以忽略,最終選擇200℃高溫條件作為鉀長石顆粒等效劑量的測試條件。由于采用指數(shù)擬合時鉀長石樣品的生長曲線已接近飽和狀態(tài),故將直線擬合所對應(yīng)的等效劑量值作為樣品等效劑量的最小值。用鉀長石顆粒測年所得到的黃土層底部砂黃土層和河漫灘相砂層的OSL年齡分別為254.44±4.80 ka和258.67±4.95 ka。(3)由于TJZ剖面河漫灘相砂層的OSL年齡(258.67±4.95ka)為階地形成的最早年齡,黃土層底部砂黃土層的OSL年齡(254.44±4.80 ka)為階地形成的最晚年齡,最終確定漢江上游二級階地開始形成的時間不晚于260 ka。結(jié)合研究區(qū)中更新世以來的構(gòu)造抬升運(yùn)動及河流下切作用歷史,在至少260ka之前,研究區(qū)氣候整體冷干,階地面在構(gòu)造抬升、河流下切的作用下雖脫離豐水期河流水面的影響但高度較低,在河谷風(fēng)風(fēng)力較大的時期,階地面以接受粒徑較大的砂粒堆積為主,在風(fēng)力較小的時期又堆積粒徑相對較小的細(xì)砂-粉砂顆粒,在這種氣候波動的過程中,河漫灘相砂層上便堆積了砂黃土和風(fēng)成砂的交互層,之后,隨著河流下切作用的加強(qiáng),堆積厚層風(fēng)成黃土。(4)階地沉積序列記錄了至少260 ka以來的氣候變化過程。依據(jù)磁化率、粒度、化學(xué)元素含量、石英微形態(tài)等氣候替代性指標(biāo),與全球其他地區(qū)同一時期其它氣候載體進(jìn)行對比后得出,自至少260 ka左右漢江上游二級階地形成開始穩(wěn)定接受連續(xù)的風(fēng)成堆積以來,階地面先后堆積了在氣候較為冷干的倒數(shù)第二次冰期發(fā)育的黃土層(L2)和在氣候逐漸暖濕的末次間冰期發(fā)育的古土壤層(S1),期間發(fā)生過多次氣候波動。故二級階地面上的沉積序列從下向上依次為:河床相礫石層→河漫灘相砂層→砂黃土層→風(fēng)成砂層→砂黃土層→黃土層(L2)→古土壤層(S1)→表土層(MS)。
【圖文】：

礦物晶體在受到特定波長的光激發(fā)后，以光子的形式將儲存在其晶格中逡逑的能量釋放出來就叫做光釋光（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ邋Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ邋Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ，邋ＯＳＬ）邋［４：＞＇４６］。其逡逑基本原理如圖３－５所示：逡逑釋Ａ逡逑信逡逑Ｓ３，逡逑；？邋Ｉ逡逑：邐曬邐／Ｉ邋實(shí)逡逑Ｘ邐ｉｉ逡逑／＿■＿１…，Ｘ邐＋邋時間逡逑、，邐埋藏時間邐Ｉ實(shí)驗(yàn)室曬退時間逡逑埋藏邐實(shí)驗(yàn)室測量逡逑圖３－５光釋光測年基本原理逡逑Ｆｉｇ．３－５邋Ｔｈｅ邋ｂａｓｉｃ邋ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ邋ｏｆ邋ＯＳＬ邋ｄａｔｉｎｇ逡逑由于礦物所釋放的光子總量與其在最后一次被埋藏期間所吸收的輻射總量成逡逑正比，而輻射總量與礦物埋藏時間也存在一定的函數(shù)關(guān)系，因此通過測定沉積物逡逑中石英或長石等礦物的發(fā)光強(qiáng)度即可計算出沉積物最后一次被埋藏至今的年代。逡逑光釋光年代的計算公式如下：逡逑，，，，Ｎ邐、邐等效劑量（Ｅｑｕｌｉｖｅｌｅｎｔｄｏｓｅ）逡逑年代（Ａｇｅ）邋＝邐邋（４－１）逡逑環(huán)境劑量率（Ｄｏｓｅ邋ｒａｔｅ）逡逑１４逡逑

圖３－６釋光過程微觀能級示意圖［４６］逡逑Ｆｉｇ．３－６邋Ｅｎｅｒｇｙ－ｌｅｖｅｌ邋ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ＴＬ／ＯＳＬ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P597.3;P467

【參考文獻(xiàn)】

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1 王蕾彬;周亞利;龐獎勵;黃春長;g〈

本文編號：2673754