巴西亚马逊内格罗河中游沉积物中选定石英超粒的VOSL与BOSL发光表征

《Radiation Physics and Chemistry》：Characterization of VOSL and BOSL Emissions from Selected Quartz Supergrains in Sediments of the Middle Negro River, Amazonia, Brazil

【字体：大中小】 时间：2026年10月21日 来源：Radiation Physics and Chemistry 3.5

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　　 •GOK模型准确拟合了从亚马逊地区采集的石英的CW和LM-OSL信号。•VSL显示出超快组分。•VSL表现出比BSL更高的初始饱和剂量（约1150 Gy 对比约 1940 Gy）。•石英颗粒表现出适合VSL测年的特性。引言紫色光激发发光（VOSL或VSL）已成为一种有前景的技

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GOK模型准确拟合了从亚马逊地区采集的石英的CW和LM-OSL信号。
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VSL显示出超快组分。
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VSL表现出比BSL更高的初始饱和剂量（约1150 Gy 对比约 1940 Gy）。
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石英颗粒表现出适合VSL测年的特性。

引言

紫色光激发发光（VOSL或VSL）已成为一种有前景的技术，可将石英的测年范围扩展至超出传统蓝光OSL的限制。标准OSL信号通常在对应约100–200万年前的剂量下达到饱和，而VSL信号源自更深的电子陷阱，可继续生长至数千Gy，有可能实现对中更新世和早更新世沉积物的测年。

Ankj?rgaard、Jain和Wallinga（2013）的开创性工作为使用石英进行VSL测年奠定了基础。他们的研究表明，VSL信号具有光漂白性、热稳定性，并且能够为第四纪沉积物产生可靠的年代。作者还表明VSL在显著高于传统OSL的剂量下才达到饱和，表明基于石英的发光方法在扩展测年范围方面具有相当大的潜力。

后续研究集中在VSL信号的物理特性上，包括陷阱性质、光电离截面和热稳定性。实验结果表明，负责VSL的电子陷阱具有极长的热寿命，使其适合长期地质年代测定应用。这些研究证实VSL能够为超出传统OSL上限年龄的沉积物提供年代信息。

对天然沉积物的应用已证明VSL在测定古代河流、洪积和风积沉积物年代方面的实用性。VSL在石英OSL信号已经饱和的情况下显示出显著优势。然而，埋藏前的不完全漂白仍然是一个主要挑战，因为VSL信号被阳光重置的速度比传统OSL信号更慢。因此，将该技术应用于河流环境时需要仔细评估漂白条件。

最近的研究，包括对阿塔卡马沙漠洪积沉积物的调查，已证明VSL能够为超出传统OSL测年范围的沉积物提供可靠的年代估计。这些结果突显了该技术对于重建长期地貌演化和沉积过程的潜力。

Niyonzima（2022）评估了巴西河流沉积物的VSL测年，发现尽管VSL有可能将石英测年扩展至早更新世，但亚马逊石英中天然VSL信号的微弱或缺失阻止了可靠的年代测定。另一项关于巴西石英VSL的工作由Araújo等人（2026）完成，该研究调查了七种天然石英品种的VSL和BSL（蓝紫光激发发光）特性，并表明发光行为强烈取决于石英颜色和激发波长；他们得出结论，VSL通常比BSL解析出更多的发光组分，表明对更深或不同的电子陷阱具有更大的敏感性，而光电离截面高度依赖于样品，由各石英品种特定的杂质和缺陷结构控制。

总体而言，现有文献表明VSL是一种有前景的年代学工具，因为它将石英的测年范围大大扩展至超出传统OSL的范围，利用了更深且更稳定的电子陷阱，特别适用于古代河流沉积物，并为研究长期地貌和沉积演化提供了新的机会。然而，仍然需要进一步的方法学发展，特别是关于VSL信号的漂白特性和SAR-VSL测量协议的标准化。

本研究的目的是调查从巴西亚马逊中黑河流域收集的沉积物中提取的石英的VSL和BSL响应。此外，将通过VSL测量研究石英的发光特性，以评估其用于古代河流沉积物测年的适用性。本研究旨在利用传统BSL测年方法，建立亚马逊盆地、巴西黑河流域河流沉积物的沉积年代。最后，将VOSL结果与使用BOSL获得的结果进行比较，以评估VOSL作为亚马逊河流沉积物扩展范围测年技术的潜力和局限性。

章节摘要

材料与方法

样品使用铝管（长30厘米，直径5厘米）采集。表1总结了十个沉积物样品的特征，用于BSL和VSL测年方法的对比研究，包括样品名称、地质单元、地理坐标和采样深度。沉积物样品用双氧水（H₂O₂）处理24小时以去除有机物，用蒸馏水清洗，然后用20%的氢氟酸（HF）蚀刻。

OSL特性

调查了11个沉积物样品的OSL特性。图1展示了JF40A发射的BSL和VSL衰减曲线的示例。OSL曲线通过用广义动力学（GOK）（Afouxenidis等，2012）和计算机热曲反演（CGCD）方法进行拟合分析：

其中，

是OSL信号强度随时间 t 的变化，τ 是衰减时间，b 是动力学级数。从天然JF40A样品的反演分析中获得的参数。

结论

使用GOK模型对CW-BSL和CW-VSL发射进行反演的结果表明，石英样品表现出三个组分。BSL信号由快速、中速和慢速组分组成，而VSL信号则表现出超快、中速和慢速组分。从LM-OSL反演中获得的结果与这些发现一致。

成功使用BSL和VSL对来自不同地质单元的十一个沉积物样品进行了测年，结果如下。

CRediT作者贡献声明

Juan Carlos Ramirez Mittani：写作——审阅与编辑，方法论。Angislaine Freitas Costa：数据整理。SONIA HATSUE Tatumi：写作——初稿，项目管理，调查研究，资金获取，形式分析，概念构思。Caroline Paschoal Fernandes：方法论，数据整理。Marcio Yee：方法论，调查研究，形式分析，数据整理。Isadora Ausgusta Machado Duque：方法论，数据整理。Michael Discher：方法论，调查研究，数据。

未引用参考文献

Medialdea等，2022。

利益冲突声明

? 作者声明以下可能存在潜在利益冲突的财务利益/个人关系：Sonia Hatsue Tatumi报告获得圣保罗州研究基金会的财务支持。Sonia Hatsue Tatumi报告获得国家科学和技术发展委员会的财务支持。如果还有其他作者，他们声明不存在已知的竞争性财务利益或个人关系。

引言