中国北方沙丘石英光释光信号热稳定性研究：辐照、光晒退与加热的复合效应解析

针对晚第四纪沉积物石英OSL信号热稳定性差异的溯源难题，中国科学院地球环境研究所团队通过脉冲退火实验和热残余比值(TRR)分析，揭示了塔克拉玛干沙漠与浑善达克沙地石英颗粒的不同加热历史。研究发现高温加热(≥400°C)对初始TRR值<0.9的石英热稳定性影响显著，证实TRR指标比传统发光灵敏度更能有效区分不同热历史的沉积物来源。

　　

在广袤的中国北方，塔克拉玛干沙漠与浑善达克沙地的沙粒记录着地球演变的密码。石英颗粒的光释光(OSL)信号如同地质时钟，其热稳定性直接关系到沉积物定年与溯源的准确性。然而研究者们发现，不同地理环境的石英OSL信号表现出令人困惑的热稳定性差异，部分信号在高温下快速衰减导致年龄低估。更棘手的是，传统使用的发光灵敏度指标难以区分经历过不同热历史的沉积物来源。这些科学难题如同沙海中的迷雾，阻碍着对亚洲内陆干旱化过程的重建。

中国科学院地球环境研究所的Gong Zhijun团队在《Quaternary Geochronology》发表的研究，犹如在沙海中竖起了一座科学航标。研究者们创新性地采用热残余比值(TRR)作为热稳定性的快速代理指标，通过对比塔克拉玛干沙漠与浑善达克沙地的石英样本，揭示了地质加热历史对OSL信号的深刻影响。这项研究不仅为沉积物溯源提供了新工具，更解开了中国北方两大沙区石英热稳定性差异的成因之谜。

关键技术方法包括：1) 从塔克拉玛干沙漠(TK-1)和浑善达克沙地采集石英样本；2) 采用脉冲退火实验测定热稳定性参数；3) 设计实验室辐照、光晒退和加热控制实验；4) 建立简化的TRR测定流程（280°C与240°C退火后OSL信号比值）；5) 对比分析不同区域石英的TRR值分布特征。

【Geological setting】研究区域选择极具代表性：塔克拉玛干沙漠被昆仑山、天山和帕米尔高原环绕，沉积物来源复杂；而浑善达克沙地位于内蒙古高原，地质背景截然不同。这种对比设计为揭示热稳定性差异的地质控制因素奠定了基础。

【Comparison with the pulse annealing curves】脉冲退火曲线显示，同一沉积样本(TK-1)的四个石英等分试样表现出显著不同的热衰减特征。这种异质性暗示沙漠石英可能经历差异化的热历史，为后续TRR分析提供了实验依据。

【Comparison with the TRR values】关键发现显示：1) 辐照-晒退循环对TRR影响微弱；2) 高温加热(≥400°C)仅对初始TRR<0.9的样品产生显著提升；3) 浑善达克沙地石英普遍TRR≥0.9，而塔克拉玛干沙漠仅部分达标。这些结果证实TRR值能有效反映石英经历的最高古地温。

【The advantages of TRR value over luminescence sensitivity】研究论证了TRR较之传统发光灵敏度的独特优势：1) 对热历史敏感度高，能区分经历400°C以上加热的颗粒；2) 受辐照-晒退循环干扰小；3) 与区域地质背景高度吻合，浑善达克沙地普遍高温的特征与其火山岩丰富的物源一致。

结论部分指出，石英OSL信号的TRR值可作为沉积物热历史的"温度计"。塔克拉玛干沙漠石英TRR值的双峰分布，反映其混合了低温风成与高温冲积两种成因颗粒；而浑善达克沙地普遍的高TRR值则印证其火山物质主导的物源特征。这项研究不仅建立了沉积物溯源的新方法学，更深化了对中国北方沙区沉积过程的认知，为重建亚洲内陆干旱化历史提供了新的科学视角。正如研究者强调的，TRR指标在未来沉积物"热指纹"识别和古环境重建中具有广阔应用前景。