【摘 要】
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热释光(Thermoluminescence,TL)年代测定是地质年代测定的主要方法之一,是研究第四纪地质构造和地质环境变化的有效途径,其测年物质主要为自然界中含量丰富的石英矿物。因石英的325℃热释光信号容易被光晒退,热释光地质年代测定主要利用石英的375℃热释光峰作为测量对象。在使用单片再生剂量法(Single-aliquot Regenerative-doseprotocol,SAR)进行年
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热释光(Thermoluminescence,TL)年代测定是地质年代测定的主要方法之一,是研究第四纪地质构造和地质环境变化的有效途径,其测年物质主要为自然界中含量丰富的石英矿物。因石英的325℃热释光信号容易被光晒退,热释光地质年代测定主要利用石英的375℃热释光峰作为测量对象。在使用单片再生剂量法(Single-aliquot Regenerative-doseprotocol,SAR)进行年代测量过程中,石英晶体在不同辐照剂量下热释光峰位发生偏移和经历多次热释光后热释光灵敏度下降,上述石英热释光特性的变化会导致石英热释光年代测定结果估计异常,甚至造成地质年代判定错误。因此,研究石英热释光特性变化规律以及优化石英热释光测量参数和测量流程,对于石英热释光年代测定结果准确性的提升具有重要意义。针对上述石英热释光年代测定过程中存在的问题,论文以石英热释光特性为切入点,通过实验方法分析了石英热释光特性在热释光测量过程中的变化规律及影响,依据实验结果提出石英热释光测量条件的优化方案,结合热释光测量条件的优化结果和石英热释光常规测量流程建立更加完善的石英热释光年代测量流程,具体展开了如下工作:(1)通过实验方法分析了石英在不同辐照剂量下的热释光峰位偏移和热释光灵敏度下降的变化规律和机理,以及二者对石英热释光年代测定中等效剂量测量结果的影响;(2)依据石英热释光特性在热释光测量过程中的变化规律和机理,提出了优化方案和测量参数评判指标,结合石英热释光年代测量在实际应用过程中石英辐照的剂量范围,确定了不同粒径石英所对应的最优的预热条件和最优试验剂量;(3)结合所选取的最优预热条件和最优试验剂量,对石英热释光常规测量流程加以改进,建立更加完善的石英热释光年代测量流程,并通过实验和应用加以验证,证明了改进测量流程的有效性和准确性。通过以上研究工作,取得了如下研究成果:(1)针对热释光年代测量过程中石英热释光特性的变化规律及变化成因,全面的研究了石英热释光特性,并理论分析热释光特性变化对年代测量影响,为石英热释光年代测量流程改进提供了理论支撑。(2)通过实验方法分析,确定了天然剂量和再生剂量处于100Gy~1000Gy范围内变化时最优预热温度和试验剂量。采用热释光峰位偏移量和热释光峰计数损失两个评价指标确定了中颗粒和粗颗粒石英晶体在热释光年代测量过程中的最优预热温度均为300℃;以热释光灵敏度变化相对误差小于5%为标准,中颗粒石英晶体和粗颗粒石英晶体的最优试验剂量分别为200Gy和250Gy。(3)在常规测量流程和最优测量参数的基础上,建立了改进测量流程。验证实验表明:中颗粒石英在改进流程下400Gy和700Gy等效剂量测量值的相对误差由常规流程的14.74%~47.15%和33.47%~197.71%均降低到±4%以内;粗颗粒石英在改进流程下400Gy和700Gy等效剂量测量值的相对误差由常规流程的7.81%~26.70%和30.17%~100.37%均降低到±6%以内。石英热释光改进测量流程的等效剂量测量值能够较为真实的反映出地质样品所受辐照的真实值,该方法也同时扩大了石英热释光年代测量范围。(4)对柴达木盆地大柴旦剖面的表层冲洪积砂岩进行年代测定,证明了石英热释光改进测量流程在实际应用中对提升测量准确度的有效性,并与地质上该地区表层冲洪积砂岩形成年代的推断范围相符。
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