Streszczenia
referatów
i posterów

Instytut Badań Czwartorzędu
Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza
Stowarzyszenie Geomorfologów Polskich Komisja Badań Czwartorzędu
Polskiej Akademii Nauk
III Seminarium
GENEZA, LITOLOGIA I STRATYGRAFIA UTWORÓW CZWARTORZĘDOWYCH
w 20 rocznicę śmierci PROFESORA BOGUMIŁA KRYGOWSKIEGO

Andrzej Bluszcz Instytut Fizyki Politechniki Śląskiej, Gliwice
Małgorzata Pietrzak2Instytut Geografii Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków

Datowanie metodami OSL i TL próbek osadów pyłowych z profilu Łazy
Datowanie luminescencyjne (datowanie metodami termoluminescencji TL i luminescencji stymulowanej światłem OSL) jest możliwe dzięki obecności w osadach ziaren mineralnych, przede wszystkim kwarcu i skaleni, mających naturalne właściwości dozymetryczne, umożliwiające pomiar dawki promieniowania jonizującego pochłoniętej w naturalnych warunkach. Wielkość luminescencji towarzyszącej pobudzaniu termicznemu (TL) lub światłem o dobranej długości fali (OSL) jest miarą pochłoniętej przez ziarna dawki promieniowania. Ziarna te, traktowane jako dozymetr, są kalibrowane - polega to na pomiarach luminescencji wywołanej pochłonięciem znanych dawek promieniowania emitowanego przez źródła laboratoryjne - co pozwala na ustalenie wartości dawki pochłoniętej w osadzie.
Niezależnie wykonuje się pomiary promieniotwórczości osadu, tzn. pomiary koncentracji promieniotwórczych izotopów zawartych w osadzie, i oblicza moc dawki naturalnego promieniowania (dawkę pochłanianą w jednostce czasu). Jeżeli dawka pochłonięta przez ziarna wynosi D (w Gy) a dawka gromadzona w ciągu roku d (w Gy/rok), to wiek T (w latach) jest równy ilorazowi tych dwóch wielkości:
T = D/d.
Wyznaczony w ten sposób wiek odpowiada geologicznemu wiekowi osadu pod warunkiem, że spełnione są, między innymi, dwa założenia. Po pierwsze konieczne jest, żeby moc dawki promieniowania pochłanianego przez ziarna była stała w całym okresie zalegania osadu. Po drugie, że dozymetr jakim są ziarna został "wyzerowany" w momencie tworzenia osadu, to znaczy, że dawka D, którą wyznaczamy w pomiarach laboratoryjnych, była pochłaniana od datowanego momentu.
Jeżeli chodzi o założenie pierwsze, to wydaje się, że ewentualne zmiany w koncentracjach izotopów promieniotwórczych lub natężeniu promieniowania docierającego do ziaren, mieszczą się w granicach błędów z jakimi wyznacza się wartość dawki rocznej d.
W przypadku osadów, z którymi mamy do czynienia, mechanizmem zerującym jest działanie światła słonecznego na ziarna w czasie ich transportu i depozycji w nowym miejscu zalegania. Zerowanie jest tym skuteczniejsze im dłuższy czas wystawienia ziaren na działanie światła i im większe jest jego natężenie. Zerowanie jest przy tym znacznie skuteczniejsze w przypadku luminescencji stymulowanej światłem (OSL) niż w przypadku termoluminescencji (TL). Doświadczenia w tym zakresie wskazują, że jest możliwe całkowite wyzerowanie sygnału OSL kwarcu w czasie jego pomiaru a następnie pomiar TL, której natężenie jest praktycznie takie samo jak przed pomiarem OSL (Bluszcz i Břtter-Jensen, 1993 i 1995). Wiek wyznaczony metodą TL lub OSL datuje moment ostatniej ekspozycji ziaren na światło słoneczne, przy czym w przypadku pierwszej metody ekspozycja musiała być znacznie dłuższa niż w przypadku drugiej.
Próbki pobrano z odsłonięcia z głębokości około 40 cm od powierzchni świeżo oczyszczonej ściany. Próbki właściwe o masie około 0,8 kg pakowano do plastikowych pojemników i umieszczono w metalowym kontenerze chroniącym próbki od światła. Dodatkowo pobierano po około 20 g materiału każdej próbki do szczelnego pojemnika z przeznaczeniem do pomiarów naturalnej wilgotności osadu.
Próbki wysuszono w suszarce laboratoryjnej i poddano pomiarowi aktywności. Przy pomocy półprzewodnikowego spektrometru promieniowania gamma zmierzono koncentracje izotopów naturalnych rodzin promieniotwórczych 232Th, 235U i 238U oraz 40K. Zmierzone wartości koncentracji przeliczono na efektywne moce dawek promieniowania a, b i g. Uwzględniono przy tym poprawki na wilgotność próbek i rozmiar ziaren wydzielonych do pomiarów luminescencji oraz dawkę promieniowania kosmicznego.
Stosując standardową procedurę laboratoryjną z próbek wydzielono ziarna kwarcu o granulacji około 100 mm. Te ziarna były następnie użyte do pomiarów sygnałów OSL i TL. Ziarna wydzielone z każdej próbki podzielono na trzy części. Pierwszą wybielano przez ekspozycję na światło lampy laboratoryjnej przez 3 godziny, drugą przez 6 godzin a trzecią pozostawiono bez kontaktu ze światłem. Każdą z części podzielono na mniejsze porcje i, w celu kalibracji ziaren, napromieniowano kilkoma znanymi dawkami promieniowania beta, stosując laboratoryjne źródło strontowe (90Sr-90Y). Po to, by można było zmierzyć naturalną luminescencję OSL i TL, i luminescencję pozostałą po wybieleniu, w każdej części pozostawiono po jednej porcji nie napromieniowanych ziaren. Do pomiarów luminescencji przygotowano po od czterech do ośmiu 5 mg naważek z każdej porcji.
Tab. 1 Wyniki pomiarów aktywności i dawki pochłoniętej

Próbka

Koncentracje [Bq/kg]

Moc dawki

Dawka pochłonięta [Gy]

 

Th

U

K

d [Gy/ka]

EDTL

EDOSL

Łazy 1

41,81+/-1,84

37,50+/-1,64

547,1+/-7,5

3,08+/-0,25

15,1+/-1,1

3,4+/-0,9

Łazy 2

38,29+/-1,68

34,01+/-1,49

549,4+/-7,3

2,82+/-0,22

24,8+/-1,4

8,1+/-1,4

Łazy 3

39,82+/-1,76

35,21+/-1,56

553,3+/-7,6

2,95+/-0,24

21,2+/-1,6

3,8+/-0,6

Łazy 4

44,68+/-1,94

39,27+/-1,70

523,1+/-6,9

2,92+/-0,23

68,1+/-5,3

19,5+/-3,3

Łazy 5

42,24+/-1,84

39,46+/-1,70

531,1+/-7,0

2,90+/-0,23

76,5+/-7,8

24,0+/-3,7

Wyniki pomiarów wykonanych dla pięciu próbek przedstawione są w tabelach. Wszystkie wartości dawki pochłoniętej i wieki OSL są młodsze od odpowiednich wartości otrzymanych metodą TL. Można to interpretować w taki sposób, że ostatnia ekspozycja na światło słoneczne była stosunkowo krótka, pozostawiając cały lub znaczną część wcześniej zgromadzonego sygnału TL. W tym pierwszym przypadku daty TL dotyczyłyby wcześniejszego epizodu związanego z dłużej trwającą ekspozycją.
Tab. 2 Wyniki datowania

Próbka

Wynik datowania [tys. lat BP]

 

Datowanie OSL

Datowanie TL

Łazy 1

1,1 +/- 0,3

4,9 +/- 0,5

Łazy 2

2,9 +/- 0,5

8,8 +/- 0,8

Łazy 3

1,3 +/- 0,2

7,2 +/- 0,8

Łazy 4

6,7 +/- 1,2

23,3 +/- 2,6

Łazy 5

8,3 +/- 1,4

26,4 +/- 3,4

Literatura
Bluszcz A., Břtter-Jensen L., 1993, Calibration of a beta source using TL and OSL on quartz, Risř report no. Risř-I-725(EN), Risř National Laboratory, Roskilde, Denmark, 21 p.
Bluszcz A., Břtter-Jensen L., 1995, Dosimetric properties of natural quartz grains extracted from fired materials. Radiation Measurements, v. 24, no. 4, pp. 465-468.

(c) 1998 Stowarzyszenie Geomorfologów Polskich
Ostatnia aktualizacja 1999.02.14