宇宙成因核素21Ne测年方法实验流程的建立及其可靠性验证

Terrestrial in situ cosmogenic nuclides (TCN) are an extremely powerful tool for understanding both the exposure history of the surface and rates of geological and geomorphic processes. The TCN methods have rapidly supplanted older techniques for dating geomorphic surfaces, and have been used to date landforms that constitute records of palaeoclimate fluctuations such as glacial moraines, river terraces, flood deposits, and many more. In China, the noble gas TCN dating technique, using 21Ne, is still in its beginning stages. This project attempts to set up the cosmogenic 21Ne dating method in our laboratory based on the domestic research experience, by using the samples from alluvial terraces in the Hexi Corridor basins as an example, and to improve this technological process. This project will provide a significant geochronological tool for the researches of geological and geomorphological fields.

宇宙成因核素测年方法是目前国际上年代学领域的一个研究热点，在研究地表暴露历史方面具有独特的优势，可以用于定量计算地表侵蚀、河流下切等反映气候及构造运动影响的地表过程速率，对研究地球各圈层之间的相互作用关系具有重要意义。目前，国内对于稳定稀有气体宇宙成因核素21Ne测年方法的研究还处于探索阶段。本申请拟在国内现有21Ne测年研究的基础上，以河西走廊地区河流阶地为研究对象，开展宇宙成因核素21Ne测年方法研究，在本实验室建立起可靠的21Ne测年方法的测试流程。该项目将为国内第四纪地质学、活动构造及地震危险性研究提供有力的年代学支持。

原地生成宇宙成因核素在地球科学等研究领域具有不可替代的作用，是进行地质定年和地貌演化历史等研究的有力年代学工具。相比于目前常用的放射性宇宙成因核素10Be、26Al，稳定核素21Ne具有测年范围宽、定年材料选择范围广和测试所需样品量少、前处理过程简单等优点。然而，作为一种较新的年代学方法，稳定核素21Ne测年方法在国内的发展还处于起步阶段，尚未有完整的测试流程建立起来。鉴于这一情况，本项目以建立基于GV5400惰性气体质谱仪的稳定宇宙成因核素21Ne年代学方法的测试流程为主要研究目标，开展了相关工作。通过对国际石英标准样CREU-1和已知10Be年龄石英样品的宇宙成因21Ne含量分析，验证了所建立测试流程的可行性。在此基础上，本项目对该测试流程进行了系统优化，优化后的测试流程在石英标准样CREU-1的测试中，可达到2.2%的测量不确定性，反映了很好的测量精度；多次测量的平均标准权重偏差MSWD值为 0.49，该值作为评价数据整体优劣程度的参数，反映了多次测量数据间的表观离散度与单次测量误差之间较好的匹配性。本项目在完成21Ne测年流程建立的工作基础上，尝试应用21Ne测年方法对青藏高原东北缘沙坡头地区长时间尺度地表平均侵蚀速率予以限制，为地表侵蚀和构造活动的相互作用关系研究及其对地貌演化的影响研究提供了必要的数据基础。本项目对推进稳定宇宙成因核素21Ne测年方法在国内的应用和发展具有重要意义，该测试流程的建立将促进这一年代学方法在地质定年与地貌演化历史等研究领域中的应用，使其为国内第四纪地质、活动构造等方面的研究提供重要的年代学数据基础。