淺談第四紀沉積物中顆粒粒徑樣品前處理方法

許婧+劉沖+龐宏蕊

（河北地質(zhì)大學(xué)，河北 石家莊 050000）

摘要：光釋光測年技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展，已經(jīng)普遍應(yīng)用于第四紀沉積物測年。沉積物采用中顆粒石英測年具有明顯優(yōu)勢；目前，中顆粒石英被越來越多地應(yīng)用在黃土、沙漠砂、河流沉積物等光釋光測年中。其中，樣品前處理中去除長石采用的方法對中顆粒石英提純十分重要，石英純度與測年的準確性密切相關(guān)。本文簡要地對當前國內(nèi)外一些研究人員去除長石選用的方法進行了研究分析。

關(guān)鍵詞：光釋光測年；中顆粒石英提純；樣品前處理

1985年光釋光測年技術(shù)首次被提出，1990年由盧演儔先生將其引入中國。經(jīng)過近四十年的發(fā)展，光釋光測年法已經(jīng)成為目前第四紀沉積物測年中應(yīng)用最普遍也是最被認可的測年方法之一，測年范圍可從幾十年到十幾萬年。因為其測年物質(zhì)是沉積物中的主要碎屑成分—石英或長石顆粒，在絕大多數(shù)沉積物中含量豐富，可以對沉積物直接測年，樣品的光釋光性質(zhì)還可以提供研究地區(qū)有關(guān)地表過程的一些信息，如判斷沙漠砂的來源、指示河流沉積物的搬運距離和古高含沙水流堆積物的判斷等，因此被廣泛應(yīng)用[1，2]。

光釋光基本原理

光釋光就是沉積物被掩埋后，其內(nèi)部石英或長石晶體不斷接受電離輻射產(chǎn)生的輻射能，在受到光照射后重新以光的形式被激發(fā)出來的釋光信號。這些電離輻射產(chǎn)生的輻射能經(jīng)過光激發(fā)之后會被清空或者降低到可以忽略的水平（釋光信號被曬退歸零），埋藏之后又會重新累積。簡單來說，光釋光年齡就是沉積物經(jīng)歷最后一次曝光后重新被掩埋所接受輻射的時間長度[1，2]。

粒徑選擇

光釋光測年采用的石英顆粒一般可分為細、中、粗三種粒徑。在OSL測年中通常采用細顆粒（通常為4-11μm）或粗顆粒（通常為90-125μm），當樣品中缺乏細顆粒和粗顆粒時則選擇中顆粒粒徑，而且采用中顆粒石英來進行年代測定優(yōu)勢明顯，例如，38-63μm[3，4]；40-63μm[5]；40-90μm[6]；63-90μm[7]。

前處理

前處理的目的是去除雜質(zhì)，提取純凈的測試用的石英顆粒。所有實驗步驟都在暗室紅光（中心波長約為655 nm±30 nm）條件下完成。在暗室內(nèi)將樣品從采樣管中取出，并去除兩側(cè)有可能曝光的樣品（一般削去2-3 cm），剩余樣品用于前處理。先用和鹽酸處理以分別去除有機質(zhì)和碳酸鹽，待反應(yīng)充分后，使用去離子水將樣品反復(fù)沖洗至中性。對于如何去除長石，不同的研究者采用不同的處理方法，分為以下三種情況：

（1）氟硅酸

向盛有樣品的燒杯中倒入一定濃度的適量氟硅酸，使樣品在氟硅酸中浸泡一段時間，在此期間需不斷攪拌燒杯中的樣品，以除去樣品中的長石。待氟硅酸與樣品充分反應(yīng)后，加水停止反應(yīng)，將樣品反復(fù)清洗至中性，低溫烘干（40℃，1-2天），再用磁鐵將樣品中的磁性礦物除去。例如，38-63μm采用濃度為35%的氟硅酸腐蝕2-3周[3]；采用濃度為38%的氟硅酸腐蝕2周[4]；63-90μm采用濃度為30%的氟硅酸腐蝕10-15天[7]。

（2）氫氟酸

天然輻射中的α粒子在硅酸鹽礦物內(nèi)最大穿透距離20μm，考慮到自然環(huán)境中ɑ輻射對中顆粒石英的影響，所以一些研究人員采用氫氟酸刻蝕石英，去除受影響的表層。例如，采用濃度為40%的氫氟酸刻蝕40min[6]。

（3）氟硅酸、氫氟酸結(jié)合

近幾年，出現(xiàn)了一種新的方法—氟硅酸和氫氟酸相結(jié)合，對中顆粒石英表面進行溶蝕。例如，選用了這種方法對不同地區(qū)的古洪水滯流沉積物（以黃土為主）中的石英顆粒進行提純[5]。

總結(jié)：用氟硅酸腐蝕樣品去除石英的時間可根據(jù)樣品實際情況決定，若樣品中長石含量較多時，溶蝕時間會變長。采用氟硅酸溶蝕長石，若溶蝕時間相同，氟硅酸濃度大小的差異對提純石英影響不大；但若氟硅酸濃度大小相同時，溶蝕時間的長短對提純石英有影響，時間短會導(dǎo)致長石殘留，使得樣品年齡被低估，時間過長會溶蝕石英，使得樣品減少。

采用氫氟酸刻蝕石英表面以去除長石時，需要不停地對樣品進行攪拌，否則氫氟酸會沿著石英解理裂隙進行溶蝕，無法完全消除ɑ輻射對中顆粒石英的影響；而且氫氟酸腐蝕性很強，十分危險。所以，中顆粒顆粒很少采用氫氟酸提純石英。

氫氟酸刻蝕石英很可能導(dǎo)致中顆粒粒徑樣品減少，但這些古洪水滯流沉積物主要以黃土為主，粒徑大多都小于70μm，中顆粒粒徑樣品含量較多，所以，采用氟硅酸和氫氟酸相結(jié)合的提純方法比較適合；而中顆粒粒徑樣品含量較少時，這種方法可能不太適合。

參考文獻

[1]賴忠平， 歐先交， 2013.光釋光測年基本流程[J].地理科學(xué)進展， 32（5）： 683-693

[2]張克旗，吳中海，呂同艷，等，2015.光釋光測年法—綜述及進展[J].地質(zhì)通報，34（1）：183-203

[3]Lai Z.P.， Kaiser K.，Brückner H.，2009. Luminescence dated aeolian deposits of lateQuaternary age in the southern Tibetan Plateau and their implications for landscape history[J].Quaternary Research，：421-430

[4]Ou X.J.，Lai Z.P.，Zhou S.Z.，et al.，2015. Optical dating of young glacial sediments from the source area of the Urumqi River in Tianshan Mountians， northwestern China[J].Quaternary International，358： 12-20

[5]顧洪亮，周亞利，黃春長，等，2011.黃河中游河谷地區(qū)三種粒徑石英的光釋光測年對比[J].地球環(huán)境學(xué)報，2（1）：291-300.

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