光释光测年方法简介

　　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到十几万年，测试对象是各种类型沉积物中的石英或长石类矿物，通过测量矿物晶体受环境电离辐射作用而积蓄起来的能量在受到热或光激发时所释放的光子来确定矿物的年代。

　　光释光测年需获得两部分数据，一是样品埋藏期间积累的电离辐射剂量（等效剂量，De），二是样品埋藏环境的放射性辐射剂量率，即单位时间内的辐射剂量（年辐射剂量，D）。等效剂量测量的方法要点（以粗颗粒石英为例）：在暗室内将样品从采样管中取出，并去除两侧有可能曝光的样品(一般削去2~3 cm)。用H2O2和HCl分别去除样品中的有机质和碳酸盐类物质后，采用湿筛法筛90~125μm粒度的样品，并用HF刻蚀去除其中的长石成分，烘干后用红外光释光检验样品纯度。等效剂量测量在热释光/光释光测量仪（Risø-TL/OSL-20）上进行，测量仪器上附带β放射源90Sr/90Y， 用单片再生剂量法测量样品的等效剂量，过程如下：（1）对一个单片在240℃时预热10s；（2）在样品温度125℃时测量其光释光40s，得到光释光的衰减曲线；为了监控在测量过程中样品的光释光灵敏度变化，随后（3）给样品照射一个检测剂量；（4）快速加热样品到200℃去掉不稳定信号；（5）在125℃时测量该检测剂量产生的光释光40s。上述过程测量了样品的自然光释光强度，第（2）步与（5）步的光释光信号强度相除即为灵敏度校正后的光释光强度。在自然光释光测量后，分别给样品不同的再生剂量，重复上述（1）至（5）的过程，测量不同再生剂量产生的光释光信号。据灵敏度校正后的再生光释光强度作出该单片的光释光生长曲线，用内插法根据自然光释光的强度求出该单片的等效剂量。环境剂量率通过测定样品中铀、钍和钾的含量（由本单位电感耦合等离子质谱测得），根据Aitken提出的换算关系计算得出。

　　光释光测年物质是石英或长石，在绝大多数沉积物中含量丰富，且对沉积物直接测年，在精确测定关键地层年代方面具有重要的科学意义，为揭示更长时间尺度的地质环境演化过程提供精确的绝对年代学方法支撑，可广泛应用于当前第四纪地质与环境、活动构造等研究领域。

　　同位素稀释-热电离质谱(简称ID-TIMS)法是对锆石、斜锆石、金红石、独居石、磷灰石和锡石等含铀矿物进行U-Pb同位素年龄测定的经典方法。自二十世纪八十年代以来，天津地质矿产研究所同位素实验室李惠民研究员从澳大利亚国立大学引进这一方法，成功建立了单颗粒锆石U-Pb年龄的ID-TIMS分析方法。近年来，这一方法陆续被应用于斜锆石、金红石、独居石、磷灰石和锡石等含铀矿物的U-Pb同位素年龄测定。

　　其方法要点是：用化学方法(通常用氢氟酸、盐酸和硝酸等化学试剂)将待测矿物在适当的温压条件下溶解。溶解前通常需加入定量的205Pb-235U混合稀释剂或208Pb-235U混合稀释剂。矿物溶解后，需用离子交换柱将U和Pb分别从样品溶液中分离出来，然后在TRITON热电离质谱上进行U和Pb同位素测定，经计算得到矿物的U-Pb同位素年龄。

　　利用ID-TIMS法进行含铀矿物U-Pb同位素年龄测定的优点是单次测定的精度较高，可测定的矿物年龄范围较广(从中新生代到太古代)，而且不需要相应的标准矿物作校正，避免了寻找和制备标准矿物的困难。因此，ID-TIMS法被称为矿物U-Pb同位素年龄测定的“标准方法”。

　　这一经典方法在精确测定关键地层时代和定标具有重要的科学意义，目前国内只有本实验室具备这样的实验条件，国内地质学家应用这一技术准确测定了我国许多重要地质体的U-Pb同位素年龄，为我国地学基础理论研究和区域地质调查工作提供了扎实的基础资料，为精确厘定变质作用、沉积作用、成岩成矿作用时代提供了较好的技术支持。