西琛一井的ESR年代学

怎样才能把初中历史学好？~

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写作方法：检讨书的格式分为标题、称谓、正文和落款，内容包括出错问题、产生原因、改正措施或今后的打算，态度要诚恳。
正文：

尊敬的老师：
在这次历史检测考中的我没有像以往一样的考到一个好成绩，甚至连很多基础分都没有拿到，导致这次历史考试发挥超级失常，最后的结果就是自己的历史成绩不及格。
我这次其他学科都考得还不错，历史成绩放在那里也是格外的显眼刺目，因为自己的历史成绩导致自己的排位名列班级的后排。

这次我们年级的历史成绩都考得很好，这肯定是我自己学习方法出现了问题，也只能在我自己身上找原因。我希望通过这次检测考来检讨出自己在历史学习中的亟待优化改进的地方。
我认为我以后历史的学习中亟待加强有以下几个方面：
第一、优化自己的记忆方法。历史中要背的东西有很多，比如历史中的年份、事件、意义等，这些东西是很繁琐和复杂的，而且特别容易记混。
如果我们没有掌握一个良好的记忆方法，在背诵这些东西就会比较难，我也有自己的背诵记忆方法，只是有点差，我经常在背诵了之后，过了一段时间还是会忘记掉，或者就是将其记混，或者就是记忆的不全，差这里差那里的。
所以，我希望通过根据自己现在的历史学习情况，总结检讨出一份适合自己的历史背诵方法，我相信我这个方法也会在其他学科上起到很大的作用，我也会不断优化创新自己学习方法，让自己在这次考试后不断进步。
第二、对历史产生兴趣。兴趣是学习的最大动力，我会培养在历史上面的兴趣，比如平时在课外时间看一些历史故事或者延伸课本上的历史知识，在课后查找有关的知识。这样才会不仅在课堂上学到历史知识，也会在课后完善和丰富自己的历史知识。
这样就会让自己对历史产生兴趣，让那些在课堂上枯燥泛味的知识变得生动有趣。这样不仅可以培养自己的历史兴趣，还增长了自己的历史知识，让自己变得更加有文化涵养。
第三、抓住简单的基础分。我在历史考试中在前面的一些简单基础题没有特别放在心上，而将更多的时间用在后面比较难的题上，这是一个很不好的做题习惯，所以我以后会抓住重点。
就算在简单的题也要认真做，然后仔细检查，舍弃自己没有把握的部分，努力拿到自己能力内最高的分数，这样才能提高自己的历史成绩。

检讨人：王亮
2019年10月8日

业渝光　和杰　刁少波　刘新波　高钧成　杜亚经

（地质矿产部海洋地质研究所）　（中国计量科学研究院）

提 要 作者川ESR方法测定了西琛一井中 16个珊瑚样的年龄，通过生物地层学与岩石地层学检验，7个年龄数据是可信的。与大洋中岩心对比，推断出西沙生物礁格架相是氧同位素曲线上间冰段的产物，作者认为，样品在剂量饱和时，ESR信号强度I_max是FSR测年的一个重要参数；预计用ESR方法极有可能得到上新世珊瑚礁形成的可靠年代。

关键词 ESR测年珊瑚礁　I_max　1.26Ma

1　引言

第四纪生物礁碳酸盐地质学，对研究第四纪时期内地球上热带海域所发生的地质作用，占气候的变化史，古海洋学的某些问题有着重要意义。在对生物礁纵向序列研究时，放射性同位素测年必不可少，通常使用¹⁴C和铀系方法测定珊瑚礁的年龄，但有一定的局限性。首先，测年的年限较短，常规的¹⁴C法一般在4×10⁴a内，²³⁰Th/²³⁴U方法也不过35×10⁴a，远不能满足生物礁地质学研究的需要；其次，对样品保持化学封闭体系要求较为苛刻，否则得出的年龄不是偏年轻就是偏老。因此，寻求一种新的第四纪测年方法测定珊瑚礁的年龄十分必要。自lkeya 1983年首次应用ESR方法测定了日本琉球群岛海成阶地珊瑚礁的年龄以来，越来越多的珊瑚礁ESR年龄见诸于报道，现已成为测定珊瑚礁年龄的主要手段之一。

目前，珊瑚礁ESR年代学的研究对象大多是文石质珊瑚，当珊瑚中文石含量降为20%时，其ESR年龄就明显地变得年轻，完全方解石化珊瑚的ESR年龄未见报道过。为了更深入地研究生物礁的沉积地质学规律，地质矿产部海洋地质研究所曾在西沙群岛的琛航、永兴和石岛3个礁岛上施工了3个钻孔，即西琛一井（孔深802.17m），西永二井（孔深600.02m），西石一井（孔深200.63m）。在这些钻孔中文石质珊瑚仅限于孔深30m左右，此时的年代也不过（20～30）×10⁴a，孔深30m以下以方解石为主，很难找到文石质样品。根据这种情况，我们试用ESR方法对采心率最好的西琛一井方解石化的珊瑚礁样品进行测年，取得了重大进展。本文主要报道孔深143m以上岩心的ESR年代学及有关问题的讨论。

2　取样地点及岩心描述

琛航岛坐落在西沙群岛永乐环礁（东经111°34′～111°47′，北纬16°25′～16°36′）的东南隅（图1），长约900m，宽约300m，全岛面积为0.25km²，高程5m左右，西琛一井位于琛航岛西南侧，井口标高4m，其孔深165.85m以上岩心的岩性如图3所示，整个西琛一井剖面的具体描述见文献“西沙生物礁碳酸盐沉积地质学研究”。

图1　西琛一井（×所示）位置图　Fig.1　Loeation of oore Xi-Chen-1(denoted by×）

表1　样品的岩性及矿物成分　Table1　Lithology and mineralogy of samples

3　样品及其矿物组成

在上述岩心区内共采取样品 16个，所有样品都用X射线衍射技术确定了矿物成分，样品的孔深、岩性、外观及矿物成分见表1。

从表1可看出，样品主要采自由原地生长珊瑚而形成岩石格架的格架灰岩。在粘结灰岩、泥粒灰岩等岩层里，样品也尽可能采自珊瑚的骨屑。

4　实验及结果

样品的预处理同文献“西沙石岛风成灰岩的ESR和¹⁴C年龄”一样，处理后的样品分成5～6份，每份200mg左右，分别装入小塑料管中封好，每3个小塑料管样品为一组，中间夹一个丙氨酸/ESR剂量计的样品，用⁶⁰Coγ放射源进行人工辐照。通过测定丙氨酸/ESR剂量计，可以准确地得到人工辐照剂量值。辐照剂量范围为0～2400Gy,1和2号样品的辐照剂量范围较小，为0～400Gy。使用的仪器是日本JEOL公司的JE-FEIXG ESR谱议，测定的条件是室温，X波段，微波功率2mW，磁场调制0.05mTpp，磁场扫描范围336±5mT。

1和2号样品的ESR谱图和通常文石质珊瑚的ESR谱图差不多，3～16号方解石化样品的ESR谱图与文石质珊瑚的谱图明显不一样，典型的ESR谱图见图2。方解石化珊瑚对人工辐照的响应灵敏度远小于文石质珊瑚，这可能和样品在方解石化后晶体结构和形状的改变及微量化学元素含量的丢失有关。在这个谱图中有两个随人工辐照剂量增加而增长的ESR信号，g=2.0000和g=2.0031。g=2.0000峰寿命较短，而g=2.0031是第三纪古老贝壳中的主要信号，故选用g=2.0031峰作为测年信号。

在微型计算机 上用指数方程拟合一组被不同剂量辐照后的ESR信号强度，求出天然辐射总剂量；用a谱法和中子活化技术求出样品中的铀含量，珊瑚中钍和钾的含量极低，它对样品的贡献忽略不计，考虑到铀系不平衡的影响，最后用计算机求出样品的ESR年龄。

图2　样品的ESR波谱图　Fig.2　ESR spectraof samples

各个样品的a辐射效率——k值是不相同的，它和样品天然剂量时的ESR信号强度I₀与饱和剂量时的ESR信号强度I_max之比明显相关，按照下式求取各个样品的k值。

地质年代学理论与实践

实验数据和ESR年龄见表2。

表2　样品的ESR年龄及有关参数　Table2　ESR ages and relevant parameters of samples

a)-g）用中子活化技术测定的铀含量；

h)¹⁴C年龄4170±70a:

i)¹⁴C年龄36750±1350a

5　讨 论

5.1　ESR年龄的可靠性及其地质意义

在16个样品中1,2,3,4,5,15和16号的ESR年龄是可信的，其中1号样品的ESR年龄和¹⁴C年龄一致；2号样品的ESR年龄比¹⁴C年龄老，从其矿物成分来看，方解石含量较高，表明在重结晶过程中已受“新”碳的污染，¹⁴C年龄偏年轻合乎情理。其余几个较深部分的样品无法和其他放射性同位素测年方法对比，我们主要根据同有孔虫生物地层学及岩石地层学的对比，同时参照了其他地球化学参数。

Globorotaliatruncatulinoides(d'Orbrigny）是第四纪标准带化石。在热带和亚热带地区，以该种的首次出现作为更新世和上新世分界的观点已被广泛接受。在西琛一井中该种分布于210m以上的沉积物中，由于在以下地层中浮游有孔虫大量出现而未见该种，因此，说明其分布下限是可信的。敏钠型圆幅虫（menardiform Globorotalia）的旋卷方向的变化在确定第三纪和第四纪界限上也很有帮助，其以右旋占优势转为以左旋占优势发生在上新世的顶部。在西琛一井中，这一明显变化出现于孔深213m左右，这与 Globorotalia truncatulinoides所反映的第四系下限是一致的，根据以下两方面的证据，西琛一井第二系和第四系界限在孔深210m处，即190×10⁴a E.P．左右。

中更新统的底界划分比较一致，大多以磁性地层的布容极性时与松山极性时分界面为限度，时间为75×10⁴a B.P．，在西琛一井孔深98.36m处是核型石灰岩与顶部具有滞留砾石沉积的粒泥灰岩分界面，而且是一个旋回层界面，此处是中更新统的底界，年龄为73×10⁴a B.P．。

图3　西琛一井ESR年龄和V28-239岩心氧同位素曲线对比图Fig.3 Comparison of the ESR agesof Core Xi-Chen-1 with the Oxygen-isotope curveofCore V28-239

在西琛一井中，上新世和中新世沉积物（210m以下）中MgO含量普遍较高，极高值与CaO曲线的极低值相对应，MgO的高值与δ¹⁸0的高值相一致，但在SrO曲线上无反映。有机质含量有时与MgO同步，有时则相反。这一元素分配特点，同第四纪的情况颇不相同，反映了成岩作用的影响。早更新世沉积的特点则不同，MgO含量中等，CaO呈相应的低值，有机质含量变化与MgO同步。中更新和早更新世晚期的沉积物，MgO含量低，纯属钙质沉积，SrO低，说明均属间冰期的地质记录，但在若干侵蚀面处，有机质含量显著增高，可作为间断标志。在孔深210m左右，是一个板结的侵蚀间断面，CaO,MgO,CaO/MGO,MgO/SrO,P₂O₅/有机碳的值在界面附近有明显的异常。

纵观上述有孔虫生物地层学、岩石地层学和地球化学参数，可证明第四系各个地层的划分基本正确，根据孔深和几个年代界限插入带进1,2,3,4,5,15和16号样品的孔深和ESR年龄，它们和地层划分的结论完全吻合，说明这些ESR年龄是可靠的。

我们还和著名的深海沉积物岩心V28-239的氧同位素地层学进行了对比（图3）。V28 239岩心在孔深940cm以上部分平均沉积速率为1cm/ka，即每1cm岩心深度表示 1ka，而在孔深940～1775cm期间平均沉积速率较上部分低为0.9cm/ka，即每 1cm岩心深度表示1.1ka。把西琛一井的ESR年龄代入V28-239岩心的时间尺度上，发现这些样品中比较可靠的ESR年龄全在氧同位素的奇数段，这表明这些礁格架灰岩都是间冰段的产物。海平面变化是影响生物礁生长格局的最主要因素之一，在冰期海平面下降时，生物礁在倾向生长；间冰期海平面 上升生物礁纵向生长，所以在西琛一井的岩心中都可观察到。

我们从图3可看出，孔深30.6m的侵蚀面是氧同位素6段海平面下降造成的，这个侵蚀面以上的沉积物是晚更新世－全新世形成的。

Radtke等（1988）曾报道过巴巴多斯礁岛上两个珊瑚礁的ESR年龄，一个由 100%文石组成的样品年龄为80.8×10⁴a B.P．，另一个由60%文石组成的样品年龄为90.8×10⁴a B.P．，这是以前报道的珊瑚礁最老的ESR年龄，本文报道的126×10⁴a B.P．是迄今最老的珊瑚礁ESR年龄。

5.2　I_max是判断ESR年龄是否可靠的一个重要参数

在研究中我们发现，I_max是样品 ESR测年中一个很重要的参数，它似乎可以反映样品ESR测年的最大年限，从表2可看出凡是I_max值很大的样品的ESR年龄都是可靠的。

在方解石化珊瑚这类样品中虽然是用同一ESR峰作为测年信号，但它们对人工辐照的反应灵敏度却相差甚远，这主要和样品本身有关。文石转变为方解石是一个十分复杂的过程，有的样品在转化过程中，由于转化条件不同，因此，晶体结构和大小也不一样。如有的是针状或羽毛状的方解石，有的是粒状方解石；也可能丢失了顺磁性杂质离子，这使样品的ESR特性有了明显的改变，剂量饱和效应大不一样。

样品在天然剂量时的ESR信号强度I₀和饱剂量时ESR信号强度I_max之比，反映了样品距剂量饱和时的程度。I_ma小x，一般情况下I₀/I_max的值较大，即距剂量饱和的情况越近，这个现象也是对西琛一井中其他I_max小的样品ESR年龄为什么偏小的一个很好解释。这些样品虽然处于较老的地层中，但由于它们距剂量饱和状态已近，因此，不再接受或少接受天然辐射剂量，具体表现在ESR年龄偏小。但是需要说明的是，在不同年代的地层中，样品的I_max反映剂量饱和效应的情况不一样，如13号样品的I_max值为352，据我们以前的研究在上更新统—全新统地层中这个样品得到的ESR年龄应是可靠的，但在下更新统地层中却偏小，3号样虽然I_max较小，但在上更新统的地层中的ESR年龄还是可靠的。总的来说，I_max极大的样品都可得到可信的ESR年龄，这个规律对于文石珊瑚同样适用。

I₀/I_n。直接和a辐射效率——k值相关。在样品的内部剂量中a辐射较β的γ辐射更易受到样品晶体结构的影响，a辐射的射程仅为20～40μm，因此，辐射效率较β的γ低。假若样品是由小于20μm的针状或羽毛状的方解石组成，那么a剂量在内部剂量中所占的比重就较大，即k值较大，致使样品过早地趋向剂量饱和；反之，若样品是由大于40μm的粒状方解石组成，那么k值就较小，离剂量饱和状态较远可继续接受天然剂量。据多个样品涂片镜下观察，各个样品中晶体的大小有明显差别。如11号样品粗细方解石晶体相差较大，但以细粒（＞20μm）为主，这样的微晶集合体居多，所以k值较大；而16号样品方解石晶体相对比较均一，单晶居多，一般为40μm，小于40μm的仅约占15%，所以k值较小，这一事实支持以上有关I₀/I_max，a剂量的贡献和k值的论述。通常我们在估算ESR信号的平均寿命时，一般通过热稳定性试验来确定，假如珊瑚中g=2.0007信号的平均寿命估算为500ka，但在巴巴多斯礁岛上已得到两个800～900ka的ESR年龄，这说明人为的热稳定性试验和自然环境也有不同之处。实际上样品的天然ESR信号强度永远不能达到经过大剂量人上辐照剂量饱和时的ESR信号强度，可能只达到了剂量饱和时ESR信号强度的百分之几，在这几个样品上表现得尤为突出，这个估算和测年用的陷阱的稳定性至少应比所考虑的可能测年范围大一个数量级的观点十分吻合。由以上讨论，我们完全有理由可通过I0/Imax来估算样品ESR测年的最大极限，具体的判断有待于ESR年代学、剂量学、地层和矿物学等有关学科深入的联合研究。

6　结束语

西琛一井的ESR年代学表明完全方解石化的珊瑚，也可以得到经生物地层学、岩石地层学和深海沉积物氧同位素地层学检验的可信ESR年龄，但并不是每个样品都是如此，只有那些I_max值大的样品才可得到可靠的ESR年龄。样品的I_max是ESR测年中一个重要的参数，它与样品中a剂量直接相关，可用I₀/J_max判断样品ESR测年的最大年限。本文报道的1.26Ma B.P．是迄今珊瑚礁最老的ESR年龄，但这绝不是珊瑚礁ESR测年的下限，根据该样品I_max值，预测ESR方法完全有可能测出上新世珊瑚礁的年龄，这无疑对礁相第四纪地质学家来说是一个令人鼓舞的喜讯。

参考文献

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[5]Skinner,A.F.,1988,Dating of marine aragonite by Electron Spin Resonance,Quat.Sci.Reviews,7,3/4,461～464

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[7]陈以健等，1988．西沙珊瑚砂屑灰岩的ESR年龄测定，地质论评，34卷，3期，254～261页

[8]业渝光等，1989．应用ESR和铀系年龄讨论西沙石岛风成灰岩基底的年代问题，科学通报，34卷，21期，1642～1644页

（中国海陆第四纪对比研究，科学出版社，1991,224～233页）

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