鉀長石熱釋光熱年代學
——一種約束巖石剝露歷史的新方法

劉婷，楊蓉

（浙江大學地球科學學院，浙江杭州 310027）

近年來，隨著對地表過程、構(gòu)造和氣候三者之間相互作用關(guān)系研究的深入，精細厘定三者之間的關(guān)系需要建立更高精度和更短時間尺度巖石的剝露歷史。鉀長石熱釋光熱年代學正是可約束千年尺度巖石剝露歷史的新方法［1-6］。

熱釋光作為一種定年方法，最早出現(xiàn)于20 世紀60 年代。至70 年代，熱釋光技術(shù)在陶器定年上的應(yīng)用已趨成熟，并逐漸被應(yīng)用于地學領(lǐng)域［7-10］，但當時熱釋光定年存在的關(guān)鍵問題是在沉積物測年中熱釋光信號較難完全歸零，難以確定沉積物樣品中熱釋光何時開始計時。這一問題的存在，使得熱釋光定年在地質(zhì)學中的應(yīng)用被光釋光（optically stimulated luminescence）定年方法所替代［11］。但由于熱釋光信號與溫度相關(guān)，研究者們開始探索基于熱釋光的熱年代學方法的可行性［1-6，12-14］。JOHNSON［12］在1966 年基于熱傳導(dǎo)理論，計算了灰?guī)r接觸變質(zhì)帶殘余熱釋光的強度，并提出了一種確定巖漿溫度的方法；TANG 等［13-14］研究了石英和鉀長石熱釋光與溫度的關(guān)系，討論了熱釋光作為一種熱年代學方法的可行性；BROWN 等［4］測定了基巖中的鉀長石電子陷阱深度，即活化能，并提出了鉀長石熱釋光信號可用于研究巖石的快速冷卻過程。而最新的研究［1-3］推動了鉀長石熱釋光作為一種多信號熱年代學方法的發(fā)展與應(yīng)用，其封閉溫度為40～80 ℃，是現(xiàn)有的封閉溫度最低的低溫熱年代學方法之一，可用于約束巖石在淺地表的剝露歷史［1，3］。本文將介紹鉀長石熱釋光熱年代學這一新方法及其在約束東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)剝露歷史中的應(yīng)用。

1 鉀長石熱釋光

1.1 釋光原理

未出露或經(jīng)歷埋藏后的巖石或礦物不斷接受來自周圍環(huán)境中的U、Th、K 等放射性元素衰變產(chǎn)生的α 粒子和β、γ 射線的輻射，導(dǎo)致晶體的電子發(fā)生電離而脫離晶體形成自由電子，自由電子最先進入導(dǎo)帶，然后被晶格中的電子陷阱（晶體中的晶格缺陷或化學雜質(zhì)）所俘獲，成為俘獲電子，并在原價帶中留下空穴。俘獲電子吸收輻射能后處于高能介穩(wěn)定狀態(tài)，因此電子的俘獲過程就是礦物積累輻射能的過程。在天然條件或人工條件下受熱或光照，礦物顆粒的俘獲電子將重新與空穴結(jié)合，從而將積累的輻射能以光的形式激發(fā)出來，即釋光信號（見圖1）。按照激發(fā)方式的不同，可將釋光分為熱釋光（thermoluminescence，TL）和光釋光（optically stimulated luminescence）［3，15-17］2 種。由于晶體中電子陷阱數(shù)是有限的，當俘獲電子數(shù)與電子陷阱數(shù)一致時，釋光信號達到飽和。值得說明的是，實際晶格排列包括電子陷阱和空穴陷阱，電子陷阱由晶體缺陷和化學雜質(zhì)形成，其中，晶體缺陷包括晶體空位和晶體間隙離子，化學雜質(zhì)則是其他占位離子，當化學雜質(zhì)中陽離子的化合價高于原陽離子的化合價時便形成電子陷阱。

圖1 俘獲電子形成與釋光信號的釋放（改自文獻［2，18］）Fig.1 Formation of“trapped-charge”and thermoluminescence signal（modified after paper［2，18］）

1.2 鉀長石熱釋光電子陷阱活化能連續(xù)分布

被輻照（在自然條件或?qū)嶒炇覘l件下）的鉀長石樣品在加熱過程中，其俘獲電子逐漸由能量較低的電子陷阱升至能量較高的電子陷阱并逃逸，由此得到鉀長石熱釋光發(fā)光曲線，該曲線為連續(xù)曲線，見圖2（a）［3，11］。BISWAS 等［3］通過Tm-Tstop方法計算了鉀長石熱釋光電子陷阱活化能E的分布。Tm-Tstop方法是先將被輻照的樣品加熱至一定溫度（5～450 ℃，每隔5 ℃取一個值），以激發(fā)對應(yīng)的熱釋光信號，然后將樣品冷卻至室溫，再將樣品加熱至450 ℃，測量剩余熱釋光信號，得到剩余部分發(fā)光曲線（從Tstop至450 ℃所對應(yīng)的熱釋光信號），Tm為剩余部分發(fā)光曲線的峰值對應(yīng)的溫度，見圖2（b）。由于鉀長石熱釋光信號在增長的初始階段（熱釋光信號小于峰值的10%）遵循方程TL∝e-E/kT（E是活化能，k是玻爾茲曼常數(shù)，T是絕對溫度），利用初始增加法［19］和阿倫尼烏斯圖解（Arrhenius plot）從剩余部分發(fā)光曲線中獲得電子陷阱活化能E，E可達0.7～2.0 eV，且E連續(xù)分布［3，20-22］，見圖2（c）。鉀長石熱釋光陷阱能量的連續(xù)分布奠定了其熱釋光作為一種多信號熱年代學方法的理論基礎(chǔ)［3］。

圖2 發(fā)光曲線和電子陷阱活化能E 的分布（改自文獻［3］）Fig.2 Glow curves and activation energy E of electron trap（modified after paper［3］）

1.3 鉀長石熱釋光熱年代學的“封閉溫度”

封閉溫度（closure temperature）是熱年代學中的重要概念，指同位素體系開始封閉時的溫度，即定年體系開始計時的溫度［23］。不同于其他熱年代學方法，鉀長石熱釋光年代學的封閉溫度指自然熱釋光信號上升至其峰值的10%時所對應(yīng)的溫度，用T0.1表示，英文表達為 lock temperature［3，24］。BISWAS 等［3］計算了7 個熱釋光溫度（250～320 ℃，間隔為10 ℃）的鉀長石熱釋光的封閉溫度，見圖3。由圖3 可知，鉀長石熱釋光的封閉溫度與巖石冷卻速率和電子陷阱活化能有關(guān)。在相同溫度下（具有相同的電子陷阱活化能），鉀長石熱釋光的封閉溫度隨冷卻速率的增大而升高，而在相同冷卻速率下，鉀長石熱釋光的溫度越高（電子陷阱活化能越高），其封閉溫度也越高［3］。當冷卻速率為100～2 000 ℃·Ma-1時，鉀長石熱釋光的封閉溫度為40～80 ℃。這也表明，由于鉀長石樣品中晶體電子陷阱活化能的連續(xù)分布，導(dǎo)致不同溫度下熱釋光對應(yīng)的封閉溫度不同，從而可從單一鉀長石熱釋光樣品中得到連續(xù)的熱歷史［3］。

圖3 不同冷卻速率下7 個熱釋光信號（250～320 ℃，間隔為10 ℃）的封閉溫度T0.1（改自文獻［3］）Fig.3 Lock temperature T0.1 for seven thermoluminescence signals（250～320 ℃，10 ℃interval）with different linear cooling rates（modified after paper［3］）

2 鉀長石熱釋光熱年代學反演剝露歷史

2.1 鉀長石熱釋光熱年代學的動力學模型與參數(shù)

2.1.1 一般動力學模型

其中，左邊是熱釋光隨時間t的變化；右邊第1項表示由環(huán)境輻射引起的熱釋光信號生長，為環(huán)境劑量率（單位為Gray·s-1或Gray·ka-1），D0為特征飽和劑量（-n 達到63%時需要的劑量），a為與電子俘獲相關(guān)的動力學級數(shù)（1＜a＜2）；右邊第2項表示熱釋光的熱衰退，s為與溫度有關(guān)的頻率因子（單位時間內(nèi)俘獲電子試圖逃離電子陷阱的次數(shù)），E為電子陷阱活化能或深度，b為與電子脫離俘獲狀態(tài)相關(guān)的動力學級數(shù)；右邊第3項表示熱釋光的異常衰退，為與異常衰退相關(guān)的頻率因子（單位時間內(nèi)俘獲電子試圖逃離電子陷阱的次數(shù),=1015）［25］，ρ′為與異常衰退相關(guān)的復(fù)合中心的密度，為無量綱參數(shù)，r′為電子陷阱到最近的異常衰退復(fù)合中心的距離，也為無量綱參數(shù)（0＜r′＜2）［25-26］。

在時間t 時俘獲電子的總量通過對半徑為r′的球體空間（0＜r′＜2）積分得到［26］，即

其中，p(r′)為異常衰退中某一電子陷阱與其最近的異常衰退復(fù)合中心的距離在r′ 和r′+dr′之間的概率，表示為p(r′)dr′=3r′2er′3dr′［25］。

如前所述，由于礦物中電子陷阱活化能E 的連續(xù)緊密分布，由相鄰陷阱的俘獲電子激發(fā)的熱釋光信號峰無法分離，且溫度越低的熱釋光其電子陷阱保存電子的壽命越短、穩(wěn)定性越低，越易受地表溫度的影響［13，15］，通常需根據(jù)電子陷阱的能量分布和俘獲電子保存在電子陷阱中的壽命和穩(wěn)定性，選擇溫度區(qū)間合適（250～320 ℃）的熱釋光信號，以提取巖石熱歷史的相關(guān)信息［3，17］。

為約束與熱釋光信號生長相關(guān)的動力學參數(shù)，實驗中通過給予樣品一定的輻照劑量，重現(xiàn)環(huán)境輻射引起的熱釋光信號生長。采用強β 射線（0.2 Gy·s-1）照射下的單片等分再生劑量（SAR）方法［3，27］，對不同劑量下的俘獲電子飽和度進行擬合，建立熱釋光劑量響應(yīng)曲線（dose response curve，DRC），DRC 的擬合方程為［3］

同時，通過比較自然發(fā)光強度與擬合得到的DRC，獲得樣品中的天然熱釋光等效劑量和俘獲電子的飽和度［3］。

2.1.3 熱衰退參數(shù)（E，s，b）的約束

由于電子陷阱活化能是連續(xù)、緊密分布的，每個陷阱的熱釋光信號峰也是緊密排列、無法分離的，因此，鉀長石熱釋光發(fā)光曲線不能直接用于分析，但PAGONIS 等［28］認為，可將鉀長石熱釋光的發(fā)光曲線分解為多個不同釋光信號的線性組合，每個熱釋光信號峰對應(yīng)不同且緊密相鄰的電子陷阱活化能E，其俘獲電子的熱逃逸，即熱釋光熱衰退，表達式為［29］

若以線性加熱速率β 加熱樣品，單個電子陷阱中俘獲電子釋放的熱釋光強度I 可表示為［30］

其中，IM和TM分別為熱釋光信號峰值和與峰值對應(yīng)的溫度。為得到特定溫度下的熱釋光信號峰值，同樣采用上述Tm-Tstop方法，第n個Tstop對應(yīng)的熱釋光信號峰（稱為子峰）為第n個Tstop對應(yīng)的剩余發(fā)光曲線與第n+1 個Tstop對應(yīng)的剩余發(fā)光曲線的差（TLn-TLn+1）（見圖4）。由于相鄰2 個Tstop的溫度范圍較窄，每個子峰可被認為是一個單峰［3］，對子峰采用非線性最小二乘法并利用式（5）進行擬合，得到動力學參數(shù)E和b，再由式（6）計算得到每個TM對應(yīng)的與溫度相關(guān)的頻率因子s［3］。

圖4 溫度與子峰強度的關(guān)系Fig.4 The relationship between temperature and sun-peak intensity

2.1.4 異常衰退參數(shù)（ρ′）的約束

鉀長石熱釋光信號的異常衰退與俘獲電子的隧道效應(yīng)有關(guān)［31］。HUNTLEY［25］認為，鉀長石熱釋光信號的異常衰退可表示為

該方程的解為

其中，t*為延遲時間，為樣品自實驗室停止輻照后的時間與實驗室輻照時間之和的一半［32］。ρ′為異常衰退參數(shù)，可通過測量不同延遲時間t*下的釋光信號，建立與延遲時間t*的關(guān)系進行求解。

2.2 通過鉀長石熱釋光模擬巖石的剝露歷史

2.2.1 確認樣品中是否存在熱衰退

在建立了上述與熱釋光相關(guān)的動力學參數(shù)后，理論上可對鉀長石熱釋光進行模擬以獲得樣品的剝露歷史。然而，并非所有鉀長石熱釋光都可以用于約束巖石的剝露歷史，首先必須確認樣品中是否存在熱釋光信號的熱衰退，只有存在熱衰退的樣品，才能用于巖石剝露歷史的模擬［3，33-34］。對于長時間（如數(shù)百萬年）暴露于輻射環(huán)境中的樣品，假設(shè)樣品中僅有異常衰退，則熱釋光強度達到穩(wěn)態(tài)，俘獲電子飽和度（俘獲電子數(shù)/可用總電子陷阱數(shù)）也達到最大穩(wěn)態(tài)值，即［3］。穩(wěn)態(tài)時的熱釋光生長與異常衰退相等（式（1）右邊第1 項與第3 項），可表示為［26］

2.2.2 利用鉀長石熱釋光模擬巖石剝露歷史

在獲得鉀長石熱釋光的7 個動力學參數(shù)，并確認樣品中存在熱衰退后，對鉀長石熱釋光信號進行反演模擬［3，34-36］。在模擬過程中，首先使用蒙特卡羅方法生成大量單調(diào)遞減的時間-深度（t-Z）路徑。對每條t-Z路徑求解一維熱傳導(dǎo)方程：

其中，l是熱釋光信號的數(shù)量，σi是觀測值的誤差。

為獲得最佳路徑，選取Likelihood＞0.5 的t-Z路徑，將時間和深度軸劃分為無數(shù)個網(wǎng)格，將通過每個網(wǎng)格單元的t-Z路徑數(shù)累加，通過每個網(wǎng)格單元的可接受t-Z路徑的總數(shù)越多，樣品的剝露路徑經(jīng)過此處的概率越高，并由此構(gòu)建網(wǎng)格單元化的t-Z概率分布圖［3］。通過對該概率分布的中值、68%（1σ）和95%（2σ）置信區(qū)間分割線求導(dǎo)，可得到樣品剝露速率的中值和其對應(yīng)的68%（1σ）和95%（2σ）置信區(qū)間［3］。

3 鉀長石熱釋光熱年代學實驗流程

3.1 樣品前處理

首先，在只有紅光照射的條件下，將巖石樣品表面不少于1 cm 厚的部分去掉，以確保分析樣品處于未曝光狀態(tài)。為避免切割過程中受摩擦的干擾，在恒定的水流條件下用金剛石鋸碎樣品，人工用杵和臼輕輕地將樣品粉碎。然后，依次進行顆粒粒度篩分（150～250 μm），去雜質(zhì)（分別用HCl 和H2O2去除碳酸鹽和其他有機物），干燥，用磁鐵手動去除磁性物質(zhì)。最后，進行密度篩選（使用多鎢酸鈉分離密度＜2.58 g·cm-3的鉀長石），得到純凈的鉀長石顆粒。用Silko-spray 將鉀長石顆粒粘在直徑為9.8 mm 的小鋼盤上，每個小鋼盤上粘100～300 顆［34，37］。

3.2 測量環(huán)境劑量率

取每個巖石樣品外部的一部分，用電感耦合質(zhì)譜儀（ICP-MS）測量U，Th 和K 元素的濃度。由于鉀長石中含放射性元素K，需同時對樣品進行鉀長石熱釋光分析和化學分析，以得到其K 元素含量［37］。此外，由于樣品在接受環(huán)境輻照后，環(huán)境中的α、β粒子在樣品中不斷衰減，該衰減速率與樣品的粒度有關(guān)，因此需對樣品進行薄片分析，以得到其粒度分布［37-39］。使用劑量率和年齡計算器（dose rate and age calculator，DRAC）程序得到環(huán)境劑量率［34，40］，劑量轉(zhuǎn)換因子參見文獻［41］，有效因子a為0.15±0.05［37］，并假設(shè)水的質(zhì)量分數(shù)為2%±2%［2，37］。

3.3 熱釋光信號測量

用Ris? TL/OSL reader（TL/OSL-DA-20）設(shè)備測量所有熱釋光信號。該設(shè)備配備0.2 Gy·s-1的90Sr/90Y 輻射源，可在惰性氣體保護下以1 ℃·s-1的速率對樣品加熱，并用EMI9235QA 光電倍增管測量熱釋光強度。

3.3.1 測量熱釋光信號生長及自然熱釋光水平，約束熱釋光生長的動力學參數(shù)

用單片再生劑量法（SAR）測量熱釋光信號生長及自然熱釋光水平［27］。測試中使用強β射線（0.2 Gy·s-1）輻照，再生劑量為25，50，125，250，500，1 000，2 000 和4 000 Gy，輻照時間分別為125，250，625，1 250，2 500，5 000，10 000，20 000 s。除0 Gy 劑量外，再給予25 Gy 的再生劑量以測試熱釋光信號的恢復(fù)程度［3］。所有信號的自然和再生劑量熱釋光均經(jīng)靈敏度校正［3］，由此建立劑量響應(yīng)曲線（DRC），并用式（3）進行擬合，獲得熱釋光生長動力學參數(shù)D0和a。通過比較自然發(fā)光強度與擬合得到的DRC，獲得樣品中的天然熱釋光的等效劑量和俘獲電子的飽和度（obs）［3］。

3.3.2 測量熱釋光熱衰退

為獲得不同熱釋光信號的熱衰退參數(shù)，即活化能E、頻率因子s和動力學級數(shù)b，首先建立3 個參數(shù)在0～450 ℃上的分布，再從分布曲線中提取不同熱釋光溫度區(qū)間對應(yīng)的平均值［3］。具體方法是以1 ℃·s-1的速率對樣品進行加熱，通過Tm-Tstop方法獲得不同溫度區(qū)間熱釋光信號的子峰，對子峰用式（5）和式（6）進行擬合，從而約束熱衰退參數(shù)E，s，b在0～450 ℃上的分布，最后提取3 個參數(shù)對應(yīng)的不同熱釋光溫度區(qū)間的平均值。為減小測量誤差，實驗用固定劑量為15 Gy 的輻照對樣品釋光信號的敏感度進行校正［3］。

3.3.3 測量熱釋光異常衰退

用三片法測量不同延遲時間下的信號衰退。測試時先用75 Gy 循環(huán)再生劑量輻照樣品，再加熱樣品至200 ℃，然后測量熱釋光信號在不同延遲時間下的異常衰退，通過式（8）建立俘獲電子飽和度與延遲時間t*的關(guān)系，t*的范圍是瞬時到3 d，從而獲得異常衰退參數(shù)ρ′［3］。

3.4 剝露歷史反演

通過上述實驗得到與鉀長石熱釋光信號相關(guān)的7 個動力學參數(shù)，再用BISWAS 等［3］的程序進行熱釋光信號的反演模擬，將熱釋光信號轉(zhuǎn)化為樣品的剝露歷史。在反演模擬中，一般將模擬路徑條數(shù)設(shè)置為30 000 條，同時需設(shè)定地溫梯度、地表溫度、研究區(qū)剝露起始時間以及初始剝露速率［37］。

4 應(yīng)用實例

以BISWAS 等［3］采用鉀長石熱釋光熱年代學方法約束東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)剝露速率的研究為例，介紹鉀長石熱釋光熱年代學在約束千年尺度上剝露歷史中的應(yīng)用。

東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)（南迦巴瓦）位于青藏高原東南部，是新生代印度板塊與歐亞板塊碰撞的產(chǎn)物。該構(gòu)造結(jié)在形態(tài)上為北東向傾斜的背斜，并以走滑斷裂與周圍塊體分隔［37，42-43］。研究區(qū)內(nèi)發(fā)育有眾多河流，包括雅魯藏布江及其主要支流易貢藏布江、帕隆藏布江和寶藏布江。其中，雅魯藏布江在構(gòu)造結(jié)核心區(qū)發(fā)生了急轉(zhuǎn)彎，形成了向北突出的馬蹄形巨大河谷，其北側(cè)支流易貢藏布江和帕隆藏布江通過寶藏布江在該拐彎處匯入雅魯藏布江（見圖5）。

圖5 東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)地質(zhì)簡圖及已發(fā)表的低溫熱年代學數(shù)據(jù)分布（改自文獻［28-32，42-43］，年齡數(shù)據(jù)來自文獻［44-45，48-53］）Fig.5 Simplified geological map of the east Himalayan syntaxis and published data of low-temperature thermochronometric ages（modified after papers［29-32，42-43］，age date comes from papers［44-45，48-53］）

長期以來，關(guān)于東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)形成與快速剝露的機制存在很多爭議。低溫熱年代學作為一種約束地質(zhì)體冷卻剝露過程的重要手段，在東構(gòu)造結(jié)地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，現(xiàn)已在東構(gòu)造結(jié)地區(qū)積累了大量低溫熱年代學歷史數(shù)據(jù)（見圖5），主要有磷灰石（U-Th-Sm）/He（AHe）、磷灰石裂變徑跡（AFT）、鋯石（U-Th）/He（ZHe）、鋯石裂變徑跡（ZFT）、黑云母40Ar/39Ar（BAr）5 種。這5 種數(shù)據(jù)在空間中的年齡分布特征較顯著：年齡較小的主要分布在構(gòu)造結(jié)的核心地區(qū)，特別是大峽谷地區(qū)；年齡較大的主要分布在構(gòu)造結(jié)的外緣地區(qū)，也可稱為靶心（bull′s-eye）模式。低溫熱年代學年齡的計算結(jié)果也顯示，構(gòu)造結(jié)核心地區(qū)的侵蝕速率較大，構(gòu)造結(jié)外部的侵蝕速率較小。前人根據(jù)南迦巴瓦地區(qū)低溫熱年代學年齡的分布、剝露速率的分布以及區(qū)域地貌、變質(zhì)作用的特征，認為該區(qū)的形成演化及快速剝露機制主要有背斜擴張模型［37，43-46］和構(gòu)造瘤模型［47-48］2 種。

背斜擴張模型強調(diào)構(gòu)造作用對區(qū)域剝露的主控作用，認為早期南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)的演化受邊界斷裂帶的約束，構(gòu)造變形只發(fā)生在構(gòu)造結(jié)內(nèi)部，后期變形突破邊界斷裂帶的控制，向北遷移［37，43-46］。這與該區(qū)域低溫熱年代學數(shù)據(jù)分布（見圖5）較一致，即具有較高封閉溫度的低溫熱年代學在構(gòu)造結(jié)內(nèi)部年齡較小，在構(gòu)造結(jié)外部年齡較大；而具有較低封閉溫度的低溫熱年代學不僅分布于構(gòu)造結(jié)內(nèi)部，還擴展至構(gòu)造結(jié)北部的拉薩地塊。構(gòu)造瘤模型強調(diào)地表過程和構(gòu)造抬升的耦合作用，認為快速侵蝕和構(gòu)造抬升集中在構(gòu)造結(jié)核心部位，即雅魯藏布江大峽谷地區(qū)，河流對地表的長期快速侵蝕導(dǎo)致地殼變薄變?nèi)?，使得地幔上涌，地殼抬升，加劇了河流對地表的侵蝕，使地溫梯度變大，最終導(dǎo)致部分熔融和高溫、低壓變質(zhì)作用的產(chǎn)生，并重置了低溫熱年代學年齡。

這2 種模型的區(qū)別在于區(qū)域快速剝露中心是否發(fā)生變化。在背斜擴張模型中，快速剝露中心隨背斜擴張向北遷移。在構(gòu)造瘤模型中，快速剝露中心始終集中在雅魯藏布江大峽谷地區(qū)。因此，建立構(gòu)造結(jié)及鄰近地區(qū)剝露速率的分布格局是區(qū)分這2 種模型的關(guān)鍵。BISWAS 等［3］對來自構(gòu)造結(jié)北部寶藏布江和帕隆藏布江的4 個基巖樣品（見圖6）進行了鉀長石熱釋光分析和剝露歷史反演，結(jié)果表明，4 個基巖樣品反映的剝露速率基本一致，均說明東構(gòu)造結(jié)北部10 萬年以來存在快速剝露，最大剝露速率＞10 mm·a-1，說明東構(gòu)造結(jié)的快速剝露中心并未集中在構(gòu)造結(jié)的核心部位，在構(gòu)造結(jié)的北部也存在快速剝露，這可能是構(gòu)造結(jié)向北擴張的結(jié)果［37］。

圖6 鉀長石熱釋光熱年代學的反演結(jié)果（改自文獻［3］）Fig.6 Results of inverse modeling of thermoluminescence thermochronometry of K-feldspar（modified after paper［3］）

5 鉀長石熱釋光熱年代學方法的優(yōu)勢與問題

鉀長石熱釋光熱年代學作為一種新的熱年代學方法，對造山帶的構(gòu)造活動及剝露過程的研究有諸多優(yōu)勢，具體表現(xiàn)為：（1）具有更低的封閉溫度（40～80 ℃），能約束淺地表（1～2 km）巖石的剝露，因此能記錄淺地表的剝露事件；（2）鉀長石熱釋光不同能量的電子陷阱具有不同的封閉溫度，因此可從單個樣品獲得連續(xù)的具有較高精度的剝露歷史，而其他熱年代定年方法往往只能從單個樣品中得到自封閉溫度冷卻至地表的平均剝露速率；（3）由于單個樣品即可提供剝露歷史，因此與其他熱年代學方法不同，鉀長石熱釋光熱年代學方法在采樣過程中，無須采集來自垂直剖面的多個樣品，這對采樣較困難的區(qū)域尤為重要。

更重要的是，由于鉀長石熱釋光熱年代學能以較高精度約束較短時間尺度（100 ka）以來巖石的剝露歷史，這為研究構(gòu)造-剝露-氣候三者之間的關(guān)系提供了重要途徑。以往關(guān)于構(gòu)造-剝露-氣候三者關(guān)系的研究大多將百萬年尺度的平均剝露速率和氣候指標相對比，而實際上剝露歷史很可能是隨時間變化的。鉀長石熱釋光熱年代學對剝露歷史有較高精度的約束，可更好地將隨時間變化的剝露歷史與隨氣候變化的剝露歷史相對比，尤其是討論第四紀以來構(gòu)造-剝露-氣候之間的關(guān)系。值得注意的是，由于鉀長石晶體中電子陷阱對溫度較敏感，該方法目前僅適用于約束冷卻速率較快、具有快速剝露區(qū)域的剝露歷史研究。對于剝露速率較低的地區(qū)，釋光信號往往已飽和，無法提供剝露歷史信息。

6 展 望

本文簡要敘述了鉀長石熱釋光熱年代學的基本原理及其在青藏高原東南緣快速剝露地區(qū)的應(yīng)用。目前熱釋光熱年代學方法主要依賴于對釋光現(xiàn)象的理論研究，而俘獲電子定年技術(shù)的日趨完備將使對不同陷阱的“靶向分析”成為可能，這也將為巖石或礦物的剝露過程提供更精確可靠的約束［1］，并為破譯構(gòu)造、侵蝕、氣候之間的相互影響關(guān)系提供更可靠信息。

感謝浙江大學地球科學學院石許華老師、安凱旋老師和吳鴻翔博士對本文提出寶貴的修改意見！