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应用多种释光热年代计约束基岩冷却速率

      基岩热年代学方法是定量研究区域构造隆升、地表剥露和地形起伏变化的有力工具,通过测量同一矿物不同高程基岩样品的冷却年龄或测量同一样品不同热年代体系矿物冷却年龄而实现。矿物(石英或长石)释光信号的热稳定性由Arrhenius方程严格约束,因此基岩剥露冷却过程中的温度变化控制着矿物释光信号强度的积累,因而释光信号可作为一种潜在的热年代计。
      与其他热年代体系相比,释光热年代计有两大特色,一是封闭温度有可能较其他热年代体系更低,因而对较短时间尺度地表形态变化响应更加敏感;二是仅通过对实验测量条件的改变,对于同一样品的同一类型矿物,甚至同一矿物颗粒,可获得系列热稳定性不同的释光信号,构成一系列封闭温度不同的热年代计谱。
      本研究的模拟实验中假设了四种不同热稳定性的释光信号作为多种释光热年代计。首先,在假定的不同冷却速率下,研究人员计算了自200oC冷却至30 oC,同一石英矿物中这些不同的释光热年代计的信号强度。其次,本研究通过模拟实验探讨了对于一个实际样品,若测量获得这些相应的释光信号强度,是否能够应用其中两种或四种热年代计组合,通过反演约束得到假定的冷却速率。结果表明,释光信号较易饱和的特性使得应用多种释光热年代计方法难以约束较低的冷却速率。在实际研究中,应当在对冷却速率的初步预判下,调整实验测量条件,避免出现一种热年代计还未开始计时,而另一种热年代计已达饱和停止计时,导致多种释光热年代计方法失灵的情况。
      本研究是对多种释光热年代计方法的尝试性探索,近期发表于释光测年专业期刊
    Radiation Measurements上(Jintang Qin, Jie Chen, Pierre G. Valla, Frédéric Herman, Kechang Li,2015. Estimating rock cooling rates by using multiple luminescencethermochronometers.Radiation Measurements, 79, 13-18. DOI: 10.1016/j.radmeas. 2015. 05. 002). 
      原文链接http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350448715300251。

图1 a) 和b)为不同冷却速率(oC/ka)下石英矿物1.55和1.70 eV势阱释光信号强度随温度的演化;c)显示了在不同冷却速率下,石英矿物自200 oC冷却至30oC时,不同深度势阱(1.55-1.70 eV)对应释光信号的强度;d)为两种释光热年代计组合下的等冷却速率图,意味着若获得了两种释光热年代计的信号强度,即可估算样品的冷却速率,但分辨率受所选热年代计组合影响。

图2 应用单一(SLT, a, e和i: 1.55eV释光信号;b, f和j: 1.70 eV释光信号),两种(DLT, c, g, k: 1.55和1.70 eV释光信号)和四种(FLT, d, h和l: 1.55-1.60-1.65- 1.70 eV释光信号)热年代计方法约束得到的冷却速率(a-d, e-h和i-l的预设冷却速率分别为0.01, 0.1和1oC/ka),现今温度(预设值为30oC)和可能的起始冷却温度。图中的色阶代表冷却速率

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