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第二节 黄地峒遗址地层地质年代测定(光释光

文章出处:#&#. 人气:发表时间:2019-04-07 20:09

  

  一、香港区域第四纪陆相地层的地质时代

  根据前人的地质作业效果,香港区域的第四纪残坡积层均爲更新世至全新世的産物,但关于地层的区分却不尽相同。

  第四纪地层具显着的地域性,尤其是在前期,缺少多重比照区分的概念,各单位、各部门纷繁以自己作业区域爲地层组命名。广州地舆研讨地点《深圳地貌》建立了珠江口东岸的第四纪地层组,与珠江三角洲有必定的差异(1983年);中国科学院南海海洋研讨所编着的《华南滨海第四纪地质》把下部堆积称“礼乐组”,上部称“桂洲组”(1976年);地矿部第二海洋地质大队对珠江口也还有一套第四纪地层区分;香港大学严维枢按上、中、下海相、陆相层区分了香港第四纪地层(1987年);黎权伟把香港第四纪地层自下而上区分爲赤鱲角组、黄岗山组、山下村组、坑口组和全新世坡积、洪积、冲积层(1997年);《香港第四纪地质》把香港第四纪陆相地层由下而上分爲赤鱲角组和粉岭组(2000年)。

  爲了便于剖析研讨,本文以《香港第四纪地质》对香港区域第四纪地层的区分办法,进行比照研讨。

  直接掩盖在基岩之上的爲赤鱲角组的黄岗山层,OSL时代爲距今157,500±36,300~126,100±10,100 a;其上是山下村层,TL时代爲距今29,300±2,300~23,800±2,000 a,14C时代爲距今33,575±3,186~16,289±831 a;再上是不能分类层和未名坡积层,OSL时代爲距今196,100±2,600 a;赤鱲角组之上爲粉岭组不能分类层,14C时代爲距今67,600±130~520±112 a;最上是未名坡积层,热释光时代爲距今22,200±300~1,400±200 a。

  这一组测年数据,对香港大多数当地的陆相第四纪地层区分有着遍及的指导含义。

  二、黄地峒遗址地层光释光测年

  黄地峒遗址测年由国内外有水平的教研单位测定,科学性和準确度是不容质疑的,对遗址时代确实定有非常重要的含义。黄地峒遗址至今有四个光释光测年,详见如下:

  1. 2005年:中山大学核辐射实验室测定。

  2. 2006年:中国科学院地球环境研讨所(西安)测定。

  3. 2006年:香港大学地球科学係测定。

  4. 2006年:牛津大学光释光时代实验室(Luminescence Dating laboratory)测定。

  榜首和第二个测年是由咱们在探方T4和T14採样的;第三和第四个测年是由香港特区政府安康及文明事务署(下称康文署)在已回填的探方T4採样。

  (一)户外採样办法

  热释光测年与光释光测年的原理根本相同,受热激起的释光称爲热释光(Thermo  Luminescence,简写爲TL),而受光所激起的释光称爲光释光(Optically Stimulated Luminescence,简写爲OSL),相对而言,光释光测年样品对光照耀更爲创意。天然光的强度比激光低多了,只需在採样时多加留心,时代準确性是可信的。香港地质研讨的土壤时代测定自上世纪九十时代开端已广泛运用光释光和热释光测年。

  咱们2005年和2006年黄地峒遗址光热释光泥土样本的按天然层位收集的,每层采纳一至两个样品,共11个样品,这是现在大多数户外作业者所选用的办法。

  样品收集于探方T4和T14的剖面上,在每层的中心部位,横向挖入一个直径约10cm、深约30cm的洞,在避光的条件下(收集时太阳已下山,且用黑色塑料布遮挡欲採样的部位),2005年採样用切去顶盖的“易拉罐”刺进土层中,抽取样品,取出后随即用黑色双层塑料袋封口包装。

  2006年採样改用不锈钢管收集泥土样本。採样在刚刚整理好的剖面上,挑选恰当的方位,用φ50,长约25cm的不锈钢管,水平打入剖面中,爲了便于拔出,留2~5cm在外面。打入土壁后,当即封住显露的一端(即外口),然后拔出钢管,再封内口。并贴上标籤,注明样号、层号和内、外口方位。因为坡积层中含许多岩块,钢管不易悉数打入,关于风化激烈的岩石,钢管虽可堵截,但石块是不能用于作测验的,样品中含砂量会显缺乏。因而,每一层泥样需取两筒备用。

  (二)取样方位

  2005年採样在探方T4进行。地层区分是根据泥土的顔色和土壤质地(即颗粒组成)。香港土壤研讨的效果[骆永明 等 2007 《香港区域土壤及其环境》,北京,科学出版社。],黄地峒遗址的基岩是硅积凝灰岩,遗址泥土爲基岩的风化土和坡积土,在香港土壤分类中归于黄色湿润富铁土,呈酸至强酸性。地层剖面特性是砂质壤土、粘壤土、壤土和半风化母质的块状结构。T4和以下的T14探方的地层根本上与上述相同。

  T4东北角地表高程10.57m,各层深度自东北角丈量。各层取样如下:

  * 第1层,0~0.18m(L1),样品T4L1,取自0.10~0.15 m;

  * 第2层,0.18~0.50m(L2),样品T4L2,取自0.30~0.40 m;

  * 第3层,0.50~0.80m(L3),样品T4L3,取自0.65~0.75 m;

  * 第4层0.80~1.20m(L4),样品T4L4,取自0.95~1.05 m;

  * 第5层,1.20~1.58m(L5),样品T4L5,取自1.20~1.30 m;

  * 第6层,1.58m以下(L6),凝灰岩全风化层或残积层。凝灰岩中长石类矿藏已被淋滤,结构较鬆散,能够开掘,受铁质浸染呈黄(略带红)色,部分见铁锰质结核。没有取样。

  2006年採样在探方T14进行。T14处坐落T3-T4的山坡上方较爲平整处,坡积层堆积较T3-T4薄,地层与T3-T4地层根本相同,仅仅L5层似缺失,并且L2层也部分缺失,仅西北角处仍有保存,近现代坡积层L1直接覆在L3层之上。

  * L1层,因为土层较薄,人爲扰动较大,故未取样。

  * L2层,灰褐色砂质粘土,在探方西北角深0.20~0.25m处取样。

  * L3层,深灰色含砂粘土,在探方西壁深0.20~0.25m处取样。

  * L4层,相当于T3-T4的第4、第5层,但分层界綫不显着,故未细分。此层取了三个样,别离爲T14L4(上)、T14L4(中)、T14L4(下),方位爲西壁深0.30~0.35m、0.50~0.55m、0.70~0.75m处。

  (三)样品预处理和测定

  户外收集的样品,杂质较多,粒度不均匀,有许多树根、草根和碎石,并且量也较多,带着运送不甚便利。假如能将杂质除掉,提取光释光测年所需的粗颗粒石英砂(90~125μm)或细颗粒石英粘粒(4~11μm),能够削减许多费事。

  2005年爲预先处理样品,在作业站专门安置了一间暗室,只安装了一盏低瓦数的红灯,全部操作都是在暗室中、常温下进行。首先将户外採得的样品分取一小部分,捡去碎石和草根,留作含水量测定和微量元素丈量。其他样品用水释法分化,在敞口玻璃容器内用清水浸泡土样一段时刻,拌和土样,使之充沛涣散,将飘浮在水面的草根等撇去;将沉澱在底部的碎石在水中洗刷乾净,一切粘附在其外表的泥沙均要洗落在玻璃容器内,过100目筛后,将粗颗粒除掉;剩余的悬浮液弄清,不断抽去清水;最终所剩的粉砂、粘土在暗室中天然风乾。将风乾后样品分装在黑色的拍摄用135菲林盒中,每个样品装2盒,满足光释光测年所需求的用量。

  2006年採样正规化,样品钢管外口和内口密封后,从探方带回作业站进行室内处理。作业站设暗室,操作晚上进行,防止门窗有漏光的或许。操作时用挤玻璃胶的东西,将钢管内口部分推出少数泥土,并将它切掉,外口部分推出多一些。这样能够确保芯部样品不受光晒退。切掉的泥土样品作放射性元素、含水量和其它各项测验剖析之用。

  2006年样品的年剂量核算的铀(U)钍(Tu)剖析测定由中国科学院原子能研讨所测定。 “年剂量”又称环境剂量率,矿藏在天然界中所承受的放射性能量首要来自铀、钍和钾等放射性元素和世界射綫,测定埋藏环境的放射性能量强度,即单位时刻内所能産生的释光信号,然后核算出样品每年所承受的环境幅射剂量。经过对样品放射性丈量得到各放射性核素的含量,加上世界射綫的部分奉献,能够核算出样品总的年剂量。

  准确和準确的丈量 “等效剂量”是光释光测年的最要害的一个环节。等效剂量的丈量的办法有单片技能和多片技能等。单片测年技能则是建立在光释光对一个丈量样品的非破坏性和屡次丈量的基础上,一切的丈量都在一个样片上进行,因而不需求进行归一化,样品在极短时刻的光激起所産生的光释光信号与样品中总的光释光信号之比是微缺乏道的。光释光测年是选用单片再生剂量法进行等效剂量丈量。

  (四)光释光测年成果

  光释光测年办法是将样品的剂量测定均匀值(其单位是辐照时刻s),乘以人工辐照剂量率换算爲均匀等效剂量(Gy)。最终,由下式核算出样品的年纪:

  其间:t——样品的年纪;

  De——等效剂量, 即産生相当于样品天然释光信号水平所需的实验室剂量,也称古剂量;

  Dy——年剂量,即各类辐射在晶体中每年所産生的辐射剂量总和。

  (五)评论

  1. 时代缺失问题

  地层触摸关係分爲接连和不接连两种类型,当上下地层之间没有发生堆积中止,则爲接连,称爲 “地层整合”;反之称爲 “地层不整合”。不整合是指:不整合面下的地层构成之后和不整合面之上的地层在堆积开端时所阅历的堆积中止;下盘遭受某种地质事情,如腐蚀、褶皱、开裂、蜕变、上昇等而构成时代缺失。2005年的测年有 “时代缺失”问题,即地层时代不接连。这应从地层不整合去考虑的。 

  2005年测年成果:T4L3时代爲距今6,800年,而T4L4时代爲距今35,000和39,000年。从深度来看,埋深75厘米正好在T4L3和L4之间,説明在T4L3和L4两层之间的时刻裏,或许因地表腐蚀力强壮,所以在这两层之间,保存着残留下来的地层堆积。其时咱们关于时代缺失问题,有过屡次内部评论,其时假定这或许因为地层不整合而形成的。这以后咱们的2006年测年有距今13,100年和13,700年的数据,説明遗址部分当地从前有过屡次滑坡堆积。

  2006年有两次时代测定,榜首次是咱们作的;第2次是康文署作的。归纳2005和2006年的的四次光释光时代数据,时代是接连性的;从距今7,100年、10,300年、13,100年、13,700年、21,000年至35,000和39,000年 。

  时代缺失问题在2007年4月30日香港中文大学人类学係〈黄地峒石器群时代陈述〉(英文Report of the Date of the Wong Tei Tung Archaeological Assemblage)已有评论,但该陈述没有考虑地层不整合问题,却认爲亚热带区域年年多雨,山坡多有滑坡,坡积物瞬间被埋藏,石英粒因而曝光缺乏,在坡积土取样作光释光测年是不可信的。其实多雨和滑坡使原有地层遭受腐蚀,地层原有的接连堆积被中止,这才是时代缺失的真实原因。

  2006年5月康文署派人把已回填T4探方的填土挖走,然后在该探方地层剖面收集12个样品(样本採自L1: 2样品、L3:4样品、L4:3样品、L5:3样品),只挑选其间九个样品交给香港大学地球科学係和牛津大学考古及美术史研讨实验室的「光释光时代实验室」(Luminescence Dating Laboratory)测定。因该署取样办法有不当之处(详见下列),或许影响测年準确性。

  榜首、 在已回填的T4探方取样。

  第二、 在T4探方再画分地层取样,其分层是否与咱们2005年在同一探方分层共同?

  第三、 挖走回填土之后取样,剖面上的残留填土是否整理乾净?土样是否没有被光污染?

  第四、 牛津大学测年陈述説有四个土样钢管送到实验室时,钢管内的泥土不是全满的(样品编号WTT-3(1)、 WTT-4(1) 、WTT-4(2)、 WTT-5(1)),钢管两头的泥土在运送过程中假如混合,时代测定就不能準确。

  姑勿论其取样办法怎么,且看该署发布时代测定成果(表十二)。

  康文署2006年光释光测年也有时代缺失现象。T4L1至L4的时代是距今570年至6,470年;L5的测年爲距今7,730年、10,300年和21,000年。T4L5的距今7,730年应归入T4L4。

  咱们需要説明T14探方是在冬季旱季开掘的,受乾燥气候和激烈日光影响,在工地上岩性和地层画分不甚清楚,所以在工地上暂将L4分上、中、下三小层。据此,T14L4(上) 的时代测定数据6,700±500年应归入L3基层;而T14L4(中)和T14L4(下)的年纪应归于L4的上层。

  2. 测年的其它问题

  香港大学光释光测年陈述考虑到更新世晚期末次冰期之后,海平面开端上昇,使黄地峒离海不远,人类简略得食于海,陈述认爲人类因而有或许在黄地峒活动;古人类在黄地峒活动的时刻不该早于18,000年。但另一份评论黄地峒光释时代的陈述却认爲:

  榜首、 时代不接连(即时代缺失)是因爲石英粒曝光缺乏,因而时代测定不牢靠。

  第二、 香港地处亚热带,年年多雨,山坡多滑坡,坡积土不宜取样作光释光测年。

  第三、 更新世晚期末次冰期,海平面比现海平面低,不能説明人类在黄地峒活动的或许性。

  第四、 黄地峒石器和香港新石器中晚期遗址及西贡沙下遗址石器毛坯类似,所以黄地峒石器时代归于全新世中至晚期。

  关于中文大学陈述的第二点,在香港大学和牛津大学的测年陈述已有提及,因坡积关係,坡积物瞬间埋藏,石英粒曝光缺乏,测得光释光时代过早。对此一説咱们不敢苟同,试问地层堆积哪有不是一会儿完结的?不管堆积或腐蚀都是瞬间的事,尤其在南边特别的气候环境,腐蚀一向大于堆积,保存下来薄薄的一层就能代表着长长的时刻空间。假如要等石英粒曝光满足,那反映出来的时代还有何含义?正因爲如此,所以咱们取样时不能让样本再次曝光。何况除了石器时代运用絶对时代测定之外,比照其它已知时代的石器之形状及其製作技能也是判别时代的重要根据。本陈述石器一章已有比照研讨,在此不用赘言。

  关于第三点,其实古人类来黄地峒是因爲那裏有可作石器的好石料;黄地峒遗址至今已发现了两处采石场;这是大前提,加上海平面的变迁,爲古人类供给可利用这些好石料的空间,假如没有水下渠道这宽广空间,仅有这麽一两处石料露头,谁也不会来此打制石器的。 

  关于第四点,本陈述石器一章已有具体的描绘和研讨,但在此咱们提示诸位一点,在晚期遗址中能够常常见到前期时代的文明遗物,但在前期的文明遗址中不该呈现晚期的文明遗物,这种常识性的准则信任谁都理解。别的,请咱们认真地去看看黄地峒遗址出土的楔形器和西贡沙下遗址出土的石器毛坯类似点在哪裏?不能用单个器物“类似”的两个字就决议整个大遗址的性质。更不能以此来断代,否则科学研讨岂不成了小孩子玩家家?

  3.比照香港更新世晚期和全新世地层

  比照黄地峒光释光测年与香港区域第四纪地层光释光和放射性碳测年数据, T4L3和T14 L3应相当于香港全新世 “粉岭组地层”,该层的14C测年爲6,760±130~575±112年,T4L3的测年爲距今6,800±600年;T14 L3的测年爲距今7,100±500年。T4L4、L5和T14L4(中、基层)应相当于香港更新世晚期 “赤鱲角组山下村层”,该层热释光测年爲距今23,800±2,000~29,300±2,300年;同层14C测年爲16,288±831~33,575±3,186年。由此可见,黄地峒遗址的时代测定和地质时代测定具有共同性,简接证明了黄地峒遗址测年是牢靠的。

  4.结语

  归纳2005年和2006年四个光释光测年,T4L3至L5和T14L4上、中、下的时代不接连应从地层不整合来解说。形成地层不整合的原因是多方面的,地层不整合的呈现也是正常的事,尤其是在南边区域,因为常年高温多雨,多飓风,加上这裏的山坡很陡,滑坡加上腐蚀作用和基岩出露不平,在洼陷的当地地层堆积较厚,文明层保存相对完好,基岩暴露和歪斜的当地,被腐蚀的时机多于保存的时机,前者堆积大于腐蚀,文明层可保存,后者文明层就会缺失。假如前期的文明层被腐蚀掉再行堆积,这样很天然地形成堆积接连,地层缺失,假如被腐蚀的前期地层铁落在下面晚期的地层上,这样很简略形成地层的倒置,所以在时代测验上就会反映出来,这是正常的。遗址这麽大,埋藏条件又那麽杂乱,要战胜上述的异常现象也不难,咱们能够在取样时多留意文明层散布的具体情况。只需时代和埋藏条件能解说得通,这个成果就是可信的。因而,在T4L3至L5测年距今7,000年至距今35,000年之间,有一组时代爲距今10,300年和21,000年的堆积就不古怪。这是因爲前期地层遭到腐蚀,下盘地层被冲走,但是后期的文明层又接连堆积起来,在此过程中尽管相同会不断受腐蚀,但因为堆积环境的答应,所以能保存10,300年和21,000年这一时期的堆积,正好证明了黄地峒遗址有这一时代的堆积,也填补了T4L3至L5之间的缺失。解说了上下地层时代不接连的现象。

  从另一方面看,这四个测年却是首尾相连的。假如黄地峒遗址从39,000年前起,一向延续到7,100年前,前后阅历了32,000年。在这绵长的日子裏,跟着气候和海平面上昇等天然环境的改变,石器形状、组合和製作技能亦随之而变,黄地峒遗址石器或许不止山坡一套和潮间带一套那麽简略。现在对黄地洞遗址运用期的揣度,咱们在古环境章节论说的理由可供参考。但跟着日后的深化开掘和研讨,咱们坚信,各种问题必定能得到合理的解说。

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