便携式释光仪测试的影响因素和使用条件研究——以风成沉积物为例

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00188

摘要/Abstract

摘要：

释光测年是第四纪沉积物常用的测年手段，根据其原理发展起来的便携式释光仪可在野外获取样品的天然释光信号信息，用于地层和年代等方面的分析。在测试中哪些因素会对测试结果产生影响成为评估测试可靠性、提高测试效率的重要问题。本研究从多个区域选取了样品均一度高、信号晒退较好的风成沉积物进行一系列潜在影响因素的试验。结果表明：不同地区的便携释光信号由不同矿物主导，中国北方的风沙沉积物通常由长石主导；便携释光信号受粒径影响，可能与矿物组成差异有关；测试结果受样品有效面积影响，不受样品的质量、厚度、摆放位置影响；实验可重复性好，无需重复测试；干旱区样品含水量的影响可忽略；非日光直射下的短期曝光对便携释光信号的影响较小，在野外可实现简单避光条件下的直接采样和测试。因此，使用便携式释光仪进行测试时基本无需对样品进行特殊处理，尤其是粒径组成和矿物成分均匀的风成沉积物样品，其信号变化与年代的相关性更高。

关键词: 释光测年, 便携式释光仪, 中国北方风成沉积, 等效剂量

Abstract:

Luminescence dating is a widely used method for Quaternary sediments. The portable optically stimulated luminescence reader， developed based on this principle， enables in-situ measurements of natural luminescence signals from samples in the field， facilitating stratigraphy and chronological analyses. Understanding factors affecting measurements is key for evaluating the reliability of testing and enhancing operational efficiency. In this study， we conducted a series of experiments to evaluate potential influencing factors using well-bleached and homogeneous aeolian sediments. The results indicate that portable luminescence signals are dominated by different minerals across regions， with feldspar being the primary contributor in aeolian sediments from northern China. The portable luminescence signal is influenced by grain size， which could be associated with differences in mineral composition. The measurements are influenced by the effective area of the sample but remain unaffected by sample mass， thickness， or placement orientation. The experiments show high reproducibility， obviating the necessity for repeated measurements. The influence of sample water content in arid regions is neglected； Brief exposure to indirect sunlight has little effect on portable signals， allowing for field sampling and testing under similar lighting conditions. Hence， portable luminescence measurements generally require no special sample preparation， particularly for aeolian deposits with homogeneous grain size and mineralogical composition， for which luminescence signal variations show a closer correlation with sedimentary age.

Key words: luminescence dating, portable OSL reader, aeolian sediments in northern China, equivalent dose

中图分类号:

P531

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图/表 9

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样品名	沉积类型	经纬度	海拔/m	等效剂量/Gy	采样区域
15GC1-A	灌丛沙丘砂^[25-26]	36°16′N，96°51′E	2 777	4.4	柴达木盆地沙漠
15GC1-B	灌丛沙丘砂			9.9
15GC1-C	灌丛沙丘砂			13.3
15GC1-D	灌丛沙丘砂			16.1
15GC2-A	灌丛沙丘砂		2 788	1.4
16GC3-2C	灌丛沙丘砂	36°53′N，96°51′E	2 853	5.1
22GC3-1-35	灌丛沙丘砂	36°23′N，96°07′E	2 768	—
22GC3-1-52	灌丛沙丘砂			11.6
22GC3-3-7	灌丛沙丘砂			—
22GC3-3-8	灌丛沙丘砂			—
22GC-现代	灌丛沙丘砂			0
22TK3-2	古风成砂	36°19′N，97°39′E	2 869	—
23GEM26-A	古风成砂	36°20′N，95°01′E	2 874	25.1
24TLH5-A6	古风成砂	36°22′N，94°20′E	2 849	37.5
24TLH5-A14	古风成砂			110.6
24TLH4-C8	古风成砂			404.4
25TK6B	古风成砂	36°20′N，97°48′E	2 939	23.7
25DBX	古风成砂	37°48′N，94°54′E	2 694	—
JR-26	古风成砂	—	—	—	内盖夫沙漠
21BBS	古风成砂	37°38′N，103°10′E	1 725	340	腾格里沙漠
21XJH	风成黄土	39°01′N，121°28′E	23	—	辽东丘陵
22LQH	风成黄土	38°16′N，109°55′E	1 145	55.3	黄土高原
25YHC	风成黄土	37°22′N，101°42′E	2 874	—	门源盆地
25GD	风成黄土	36°13′N，101°12′E	3 438	—	贵德盆地
SMDN	海岛黄土	—	—	11.6	山东半岛

样品名	沉积类型	经纬度	海拔/m	等效剂量/Gy	采样区域
15GC1-A	灌丛沙丘砂^[25-26]	36°16′N，96°51′E	2 777	4.4	柴达木盆地沙漠
15GC1-B	灌丛沙丘砂			9.9
15GC1-C	灌丛沙丘砂			13.3
15GC1-D	灌丛沙丘砂			16.1
15GC2-A	灌丛沙丘砂		2 788	1.4
16GC3-2C	灌丛沙丘砂	36°53′N，96°51′E	2 853	5.1
22GC3-1-35	灌丛沙丘砂	36°23′N，96°07′E	2 768	—
22GC3-1-52	灌丛沙丘砂			11.6
22GC3-3-7	灌丛沙丘砂			—
22GC3-3-8	灌丛沙丘砂			—
22GC-现代	灌丛沙丘砂			0
22TK3-2	古风成砂	36°19′N，97°39′E	2 869	—
23GEM26-A	古风成砂	36°20′N，95°01′E	2 874	25.1
24TLH5-A6	古风成砂	36°22′N，94°20′E	2 849	37.5
24TLH5-A14	古风成砂			110.6
24TLH4-C8	古风成砂			404.4
25TK6B	古风成砂	36°20′N，97°48′E	2 939	23.7
25DBX	古风成砂	37°48′N，94°54′E	2 694	—
JR-26	古风成砂	—	—	—	内盖夫沙漠
21BBS	古风成砂	37°38′N，103°10′E	1 725	340	腾格里沙漠
21XJH	风成黄土	39°01′N，121°28′E	23	—	辽东丘陵
22LQH	风成黄土	38°16′N，109°55′E	1 145	55.3	黄土高原
25YHC	风成黄土	37°22′N，101°42′E	2 874	—	门源盆地
25GD	风成黄土	36°13′N，101°12′E	3 438	—	贵德盆地
SMDN	海岛黄土	—	—	11.6	山东半岛

测试步骤	测试类型	测试时间/s
1	背景值测试	15
2	红外光测试1	30
3	红外光测试2	30
4	背景值测试	15
5	蓝光测试1	30
6	蓝光测试2	30
7	背景值测试	15

测试步骤	测试类型	测试时间/s
1	背景值测试	15
2	红外光测试1	30
3	红外光测试2	30
4	背景值测试	15
5	蓝光测试1	30
6	蓝光测试2	30
7	背景值测试	15

条件变量	实验内容
重复性	对不同等效剂量的5个样品进行重复性实验，每个样品制备3组平行样品进行测试
样品量	对同一样品分别称取质量为1.5、3、4.5 g铺满样品盒测试
表面情况样品位置	制备的样品表面呈现不同形态（原样与压实、平铺与起伏）进行测试制备3个直径8.5 mm的载样碟测片，集中于中间或分散于四周摆放测试
含水量	将样品放置烘箱不同时间后测量样品的实际含水量，测试不同含水量下POSL信号量差异
矿物组成	提取柴达木盆地沙漠和内盖夫沙漠风成砂的钾长石和石英矿物测试POSL信号量，对比不同地区两种矿物的信号量贡献
粒径	筛取释光测年中常用粒径组分，测试不同粒径下样品POSL信号量差异
曝光方式及时间	对比样品在LED灯（48W）下曝光不同时间（0 s、1 min、2 min、5 min、10 min和30 min）和在阴、晴两种太阳光照条件下曝光不同时间（0 s、5 s、10 s、20 s、30 s、1 min、2 min、3min、4min、5 min、10 min、15 min、20 min和30 min）后POSL信号的晒退情况