深海铁锰结壳中Al-26、Be-10的加速器质谱测量及应用研究

The deep-sea ferromanganese crust (DSFC) is a natural archive for recording of the history of the earth evolution, as one of the most common authigenic assemblages in marine sediments. The dating techniques of 10Be/9Be and 26Al/10Be have widely been used in study on the chronology of marine sediments with the development of accelerator mass spectrometry (AMS). However, there are some deficiencies in the above dating methods due to the influence of isotope fractionation, measurement sensitivity etc. The main aim of this project intends to explore a new 26Al/27Al deep-sea sediment dating method by the selection of representative DSFC and the reference of 10Be/9Be dating technique, based on the optimized measurement methods of 26Al and 10Be with the newly purchased XCAMS system by Tianjin University. The expected uncertainty of dating will be better than 10Be/9Be method. The linear contrast and 26Al background subtraction method and so on will be used to search for the still alive 26Al signals which were ejected on the earth by the supernova explode based on the 26Al/27Al profile dating data of DSFC. The results of this project not only provide a new analytical method for the deep-sea sediment chronology, but also provide meaningful reference information for the history of earth evolution, especially the Quaternary.

作为海洋沉积物中一种常见的自生矿物集合体，深海铁锰结壳（DSFC）是记录地球演化历史的天然档案。随着加速器质谱（AMS）的诞生，10Be/9Be、26Al/10Be定年技术已经被广泛应用于海洋沉积物年代学的研究。但是由于同位素分馏、测量灵敏度等因素的影响，上述方法还存在着一些不足。本项目拟基于天津大学新近购置的XCAMS系统，在优化26Al、10Be测量方法的基础上，选择具有代表性的DSFC作为研究对象，以10Be/9Be定年技术作为参照，探索一种新的26Al/27Al深海沉积物定年方法，预期定年不确定度将好于10Be/9Be法；依托于DSFC的26Al/27Al剖面定年数据，采用线性对比、扣除26Al本底等方法，搜寻超新星爆发抛射到地球上且尚未衰变殆尽的26Al。本项目研究结果不仅能为深海沉积物年代学提供一种新的分析手段，而且可以为地球演化的历史（尤其是第四纪）提供有意义的参考信息。

作为重要的大洋海底矿产资源，深海铁锰结壳（DSFC）不仅是海洋沉积物中最常见的一种自生矿物集合体，而且是记录新生代海洋物理和化学过程、全球气候变迁、环境变化、宇宙演化等历史的天然档案。通过分析相关元素（核素）在DSFC剖面上含量的变化特征，不仅可以为海底矿产资源的开采提供重要的参考数据，而且可以为追溯千百万年来自然界演化的历史提供非常有意义的年代信息。目前，10Be已经被成功应用于DSFC年代学方法研究，而26Al虽然历经了几十年的探索，目前却依然处于空白阶段。本项目基于天津大学电压500 kV的低能加速器质谱（AMS）系统，通过系列方法优化和技术提升，成功将26Al/27Al、10Be/9Be的探测限从原来的2E-14和5E-15分别降至了5E-15和3E-15；在26Al、10Be测量方法优化的基础上，首次基于两个具有代表性的DSFC样品，通过分层取样开展了Al、Be核素比值和活度与DSFC深度剖面的变化关系研究，通过与10Be、10Be/9Be方法对比，初步建立了DSFC的26Al、26Al/27Al定年方法，证明了深海沉积物26Al年代学方法的可行性；本研究结果不仅能够对深海沉积物26Al年代学的研究提供良好借鉴与参考，而且对于全球气候环境变化研究、海底矿产资源的探寻等亦具有较好的应用前景。