北美五大湖区晚第四纪劳伦泰德冰盖经典沉积剖面光释光年代学

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北美五大湖区安大略湖北岸的Don Valley Brickyard、Scarborough Bluffs和Bowmanville Bluffs剖面保存了北美东北部末次间冰期-冰期过渡的沉积物及末次冰期劳伦泰德冰盖在五大湖区东部的各期冰川事件。伊利湖北岸Erie Lake Bluffs剖面记录了末次冰消期劳伦泰德冰盖波动性退缩的过程。这些经典的沉积剖面共同构成了北美东北部陆地晚第四纪地层的基础。可靠的绝对年代数据是这些经典沉积剖面地层年代学框架的基础,也是研究北美五大湖区环境演变及劳伦泰德冰盖演化的关键。尽管对这些经典沉积剖面的研究已有非常长的历史,但是可靠的地层年代学框架却还未得到有效建立。经典的地层年代学主要是通过少量14C年代,将沉积剖面中的混杂堆积单元(diamicton)解释为气候变冷环境下的冰川扩张并与深海氧同位素进行一一比对建立的。14C测年上限只能到距今约50 ka,合适的有机测年材料在大多数冰川环境中都非常稀少,且将混杂堆积单元解释为气候变冷下的冰川扩张也存在一定的不确定性。上世纪八、九十年代的少量热释光年代不相吻合,长石红外释光年代也存在低估。最近迅速发展并成熟的石英光释光测年则为这些经典沉积剖面可靠绝对年代的获取提供了契机。  本文采用中颗粒(38-63um)石英光释光SAR-SGC法对这些经典沉积剖面的部分光释光样品进行了初步的定年尝试,以期为最终通过光释光测年建立可靠的绝对地层年代学框架进行初步的探索。本文的石英光释光年代表明这些经典剖面的相关冰川沉积物的石英颗粒埋藏前晒褪不完全的情况比较普遍,对光释光测年是一个较大的挑战。  尽管如此,仍然可以得出以下的初步结论:  (1)SAR-SGC法测等效剂量(De)在Bowmanville Bluffs和Erie Lake Bluffs是适用的,但在Scarborough Bluffs剖面存在一些问题。尽管如此,先采用SAR法测试部分测片的等效剂量并观察样品生长曲线是否集中再决定剩余测片采用SAR法还是SGC法仍然是节省测试时间、提高测试效率同时又不影响测年可靠性的可取办法。  (2)Bowmanville Bluffs剖面的Glaciolacustrine Complex沉积单元形成于40~50 ka,对应深海氧同位素MIS3(Marine Oxygen-isotope Stage3),与经典的区域地层对比相吻合。Glaciolacustrine Complex中Lower Lacustrine沉积单元的13个长石红外释光定年结果低估了实际年龄。  (3)Glaciofluvial Sand沉积单元的石英光释光年代存在高估,这可能表明沟谷填充物单元Glaciofluvial Sand的沉积是快速高能量的过程。  (4)Lake Erie Bluffs剖面底部的粘土质冰碛的石英光释光年代表明~15 ka该地区仍然被冰川覆盖,吉土壤层的两个光释光年代表明距今6~8 ka气候可能比现在更加温暖湿润。  (5)本文冰川沉积物石英颗粒晒褪不完全表明大测片不适用于该地区冰川沉积物的光释光定年,尝试采用石英粗颗粒小测片或石英单颗粒技术进行定年是解决该地区冰川沉积物晒褪不完全的可行办法。  (6)Scarborough Bluffs剖面样品的石英光释光信号在再生剂量>100 Gy之后普遍趋于饱和,其原因有待进一步的研究。
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