题目：黄河中游地区全新世黄土-古土壤剖面光释光测年研究

黄土以其分布广泛、沉积较为连续而成为记录全球气候变化重要的信息载体，也是研究中国黄河中游地区(黄土分布最为集中地区)气候变化的重要信息源。其中高分辨率黄土沉积替代指标的建立为恢复黄河中游地区全新世以来气候演变历史提供了强有力的支持，现已获得了本区自全新世以来较为详细的气候演变信息。然而风成黄土沉积记录独立测年数据的不足严重制约着现已恢复的气候演变信息时空分辨率的进一步提高，这也成为我们深入理解风成黄土沉积和成壤之间关系、沉积记录对其驱动因素响应机制的关键制约因素。因此，关于黄河中游地区全新世以来风成黄土沉积记录精确年龄数据的获得就显得非常重要。
本研究采用光释光（OSL）测年技术系统而全面地建立了中国黄河中游地区全新世黄土-古土壤剖面沉积记录的年龄序列。首先根据研究目标和研究计划进行了多次详尽的野外考察，在此基础上选取了14个典型的全新世黄土-古土壤剖面（位于黄河中游不同区域），依据OSL测年严格的采样程序进行了取样（对部分代表性剖面进行了高密度取样），共取73个黄土样品和8个陶片样品。随后根据具体的OSL实验步骤进行了实验分析测定，主要包括样品前处理；水分含量测定；放射性元素U、Th、K含量测定、等效剂量测定等。然后对这81个OSL样品的剂量率、等效剂量和年龄进行了计算，并从土壤水分影响方面对剂量率进行了校正。最后对影响黄土细颗粒样品等效剂量的诸多因素进行了大量实验研究和理论探讨，包括样品释光信号晒退归零及其检测实验；样品释光信号的异常衰退实验；实验条件设置（如预热、辐照剂量、激发条件等）和测定程序选择对释光信号的影响实验；以及风成黄土沉积以后受到的各种扰动对释光信号影响的理论探讨等。通过本研究主要获得了以下几点认识：
1、样品的阳光晒退归零实验及其检测结果表明，多数黄土样品的释光信号在沉积之前均得到了彻底的晒退。但黄土样品在特殊的沉积环境下（如经水的再次搬运沉积），其释光信号则不能被彻底晒退，这些样品的等效剂量随激发时间延长表现了明显增大的趋势，而且分布非常分散，导致等效剂量被过高估计，测定误差也增大。
2、应用双程序单片再生剂量（Double-SAR）法对黄土细颗粒样品等效剂量的测定表明，它们表现了对预热条件不同程度的依赖性，其中对辐照再生剂量之后预热温度（pre-heat temperature）的依赖性较小，而对实验剂量之后的cut-heat温度的依赖性较大。但从各预热温度条件下测定的等效剂量随cut-heat温度总的变化情况可以看出，当cut-heat温度在200～220℃时，红外释光(IRSL)和红外之后的蓝光释光(Post-IR OSL)测定的等效剂量接近一个坪区，且二者相差也最小。因此，200～280℃/10 s 的预热条件和200～220℃/10 s 的cut-heat条件对于年轻黄土样品等效剂量的测定是比较适合的。
3、样品的人工辐照β剂量实验表明，多数细颗粒样品的等效剂量没有表现出对实验剂量的依赖性，但部分样品却表现了显著的依赖性。进一步研究发现，这是由于这些样品释光信号较低的辐射剂量响应度（敏感性）所致。所以对于辐照剂量大小的选择应根据样品具体的释光信号特征来确定。
4、对黄河中游广大地区典型全新世黄土细颗粒样品的 OSL 测年表明，应用不同释光方法测定的OSL年龄存在一定的差异。对于大多数样品而言，Post-IR OSL 测定的年龄最大，IRSL 测定年龄的最小，BLSL 测定的年龄介于二者之间（或接近 IRSL 测定的年龄）。进一步对部分细颗粒样品释光信号异常衰退的实验测定发现，IRSL信号表现了明显的衰退，并在高温预热条件下的衰退小于低温预热下的衰退；BLSL信号表现了轻微的衰退；而Post-IR OSL信号没有明显的衰退特征。所以，细颗粒中长石矿物IRSL信号明显的异常衰退是导致IRSL年龄偏小的主要原因，BLSL年龄偏小也可能与长石矿物IRSL信号的异常衰退有关。
5、多数在近地表100 cm 以内样品OSL年龄显著偏年轻的现象，并不是在等效剂量测定过程中产生的，而与风成黄土堆积以后受到的各种扰动有关。假设的氡射气完全逸散校正后的OSL年龄结果并没有完全改变这种情况，这说明氡射气逸散并不是影响这些黄土样品OSL年龄偏小的根本原因。导致表层黄土样品OSL年龄普遍偏小的主要原因是长期以来黄河中游地区人类耕作活动影响的结果，即年复一年的对表层土壤的耕作扰动，使得土壤颗粒不断被上翻到地表而暴光，导致保存在晶体矿物中的释光信号被频繁晒退，从而使得测定的等效剂量小于其真实的古剂量，即影响到这些风成黄土样品的沉积年龄被低估。
部分表层样品OSL年龄显著偏大与水流沉积物的加入有关。OSL信号晒退归零的实验检测表明，这些样品在沉积之前均存在大量的残余释光信号，晒退归零程度很差。结合剖面的沉积学特征，可以确定在该层位有水流沉积物的加入，而水流沉积物由于晒退条件很差，使得其在沉积时还有相当一部分的释光信号没有被完全晒退（即存在大量的残余信号），导致测定的OSL年龄显著偏大。
6、根据释光测年结果，本研究给出了黄河中游地区全新世风成黄土沉积记录的OSL年龄框架。本区全新世开始于11.5 ka B.P., 全新世大暖期来临的时间约为8.5 ka B.P.，在此期间风成黄土堆积形成了过渡层Lt；进入大暖期以后直到3.1 ka B.P.前后，本区普遍发育形成了古土壤S0，其中在6.0～5.0 ka B.P.发生的干旱事件导致了风尘物的快速加积，在多数剖面S0中出现的黄土夹层Lx就是这次发生在全新世中期干旱事件下风尘加积的产物，由此在好多典型黄土-古土壤剖面中可以见到S0被分隔为两层古土壤S01和S02；3.1 ka B.P以后在气候干旱化条件下形成了现代黄土L0。
从风成黄土沉积地层与测定的OSL年龄对应关系可以看出，全新世以来的风成黄土沉积地层与测定的OSL年龄是基本一致的，反映了全新世以来风成黄土的沉积基本是连续的。但同时我们还注意到二者也存在不一致的现象，主要表现在多数剖面表层样品沉积年龄与OSL年龄的不一致问题。包括风成黄土沉积以后受各种扰动导致的OSL年龄偏小问题和水流沉积物加入导致的OSL年龄偏大的问题。所以，风成黄土沉积以后受到的各种扰动和其他非风尘沉积物的加入，均会影响到风成黄土沉积记录的分辨率。