刘春茹 尹功明 高 璐 韩 非 张会平

(中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室，北京 100029)

第四纪沉积物ESR年代学研究进展

刘春茹 尹功明 高 璐 韩 非 张会平

(中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室，北京 100029)

在缺少第四纪火山活动的区域，沉积物成为第四纪地质构造和地貌、环境演化等方面研究的主要年代学测量对象。对于老于200ka的沉积物，电子自旋共振(ESR)是潜在的测量方法之一。ESR信号中心会在光晒退或热事件的作用下衰减或“回零”。对于第四纪沉积物而言，在最后一次埋藏事件发生之前，只存在阳光晒退作用，因此了解各ESR信号中心的光晒退特征是准确测量其年代的关键问题。文中简单介绍了ESR测年方法的理论基础，以及剂量率(D)和等效剂量(ED)的测量方法，总结了各ESR信号中心的光晒退特征，回顾了它们在地质年代学中的应用。对各信号中心的光晒退特征和应用的对比表明，石英Ti心ESR信号比较适合第四纪沉积物年代学测量，是第四纪沉积物年代学研究的又一有效手段。

第四纪 沉积物 ESR年代学 Ti心

0 引言

第四纪沉积物是指第四纪时期因地质作用所沉积的物质。在缺少第四纪火山活动的区域，沉积物成为第四纪地质构造和地貌、环境演化等方面研究的主要年代学测量对象(尹功明等，2005)。目前，对于距今200ka以来的沉积物，主要采用14C和释光测年法;对于老于200ka的沉积物，主要采用电子自旋共振(Electron Spin Resonance，简称ESR)和宇宙成因核素法来获得其埋藏年龄。

自Ikeya(1975)对日本Akiyoshi洞进行ESR测定碳酸盐获得成功后，ESR测年法蓬勃发展。其测年对象为盐类、断层物质、含石英的沉积物，测年范围可覆盖距今2.5Ma年以来(Rink et al.，2007)的整个第四纪时期。目前ESR测年技术最成功的对象为牙齿和碳酸盐等盐类物质，解决了一系列重要考古地点和地质事件的年龄问题(Rink，1997)。从20世纪80年代开始，有学者不断地对ESR测定沉积物进行尝试(如Tanaka et al.，1985;Huang et al.，1988;Beerten et al.，2003，2006;刘春茹等，2009;Liu et al.，2010)，现已取得了较大的进展。本文将对目前 ESR测年法的研究进展及应用进行回顾和总结，简单介绍ESR测年方法的理论基础和测量方法。通过对已有方法和应用研究的比对，总结并发现最适合第四纪沉积物年代学测量的ESR信号。

1 ESR理论基础和测量

第四纪沉积物ESR法的主要测年矿物为石英，石英颗粒在沉积环境中普遍存在的U，Th，K等放射性元素的电离辐射作用下，会产生不同类型的顺磁中心，随着埋藏时间的积累，顺磁中心的数量会不断增加。石英颗粒中的顺磁中心在外加直流磁场的作用下，会产生能级分裂，当满足共振条件时，处在上下两能级的电子发生受激越迁，其结果是有一部分低能级的电子吸收电磁波能量越迁到高能级中，即产生电子顺磁共振现象(实验室测量的ESR信号)。实验模拟、理论推测和实际测量结果表明，如果采用适当的石英ESR信号中心和测量参数，ESR法可以测定含石英沉积物的最后一次曝光年龄，即可以测定最后一次埋藏事件以来的时间——埋藏年龄。

ESR测量主要涉及两部分:剂量率(Dose rate(D)，单位:Gy/ka)和等效剂量(Equivalent Dose(ED)，单位:Gy)。如果能够准确测量样品自某一地质事件以来所接受的等效剂量及其接受周围环境电离辐射产生的剂量率，根据年龄公式即可获得样品自某一地质事件以来的埋藏年龄。

剂量率(D)又称为环境剂量，是指待测矿物单位时间所接受的来自周围环境放射性元素衰变所产生的辐射剂量。沉积物中石英矿物颗粒所接受的环境辐射主要来源于沉积物所含U、Th和K等放射性核素衰变产生的α、β和γ辐射，宇宙射线亦提供少量贡献。在中纬度低海拔地区埋深1m的样品，宇宙射线提供的年剂量率约为0.15mGy/a(Prescott et al.，1982)。其测量方式主要有2种:“就地”测量和实验室分析测量。为了克服野外采样点岩性、结构不均匀、放射性链中氡可能的逃逸带来的不确定性因素，最好采用“就地”测量剂量率，同时配合室内分析法。目前可通过便携式Gamma谱仪和埋藏剂量片2种途径实现“就地”剂量率测量。Gamma谱仪在使用前需要进行剂量标定，埋藏剂量片常常会因各种原因丢失，而且要几个月后重新回到原采样点取回剂量片。因此，目前在国内主要采用实验室分析法，该测量方法与释光测年技术对于D的测定(Prescott et al.，1997)基本相同，即用厚源 α-计数仪测量 U，Th含量，用火焰光度计测量K2O含量。通过称量样品烘干前后重量值计算含水量。

等效剂量(ED)又称古剂量(P)，是指待测矿物中自某一地质事件以来所累积的来自周围环境放射性元素衰变所产生的总的辐射剂量。在第四纪沉积物ESR法年代学研究中，等效剂量表示了在所测事件以来石英颗粒中所累积的顺磁中心数量，即在实验室中测量所获得的ESR信号强度。能否准确获得可靠ESR年龄的关键问题之一是等效剂量(ED)的测量，也是现阶段ESR测年技术研究的重点和难点。其测量方法主要有附加法(Yokoyama et al.，1985)和再生法(Wintle et al.，1979;Ambrose et al.，1982)。附加法是将处理好的样品分成多个等份，并接受不同的附加剂量照射，建立剂量响应曲线，利用外推法，获得原自然样品的等效剂量;再生法是将样品充分光晒退后，再分成多个等份并接受不同剂量辐照，建立剂量响应曲线，利用内插法，获得原自然样品的等效剂量。由于再生法需要先将样品充分光晒退，操作较繁琐，测试周期长，因此附加法应用较广泛。

2 ESR信号中心的光晒退特征

石英颗粒中可供测定的ESR信号中心有 E'、OHC、Ge、Al和Ti心。其中E'、OHC和Ge心可在常温条件下观测，其谱图特征见图1;Al和Ti心需要在低温(液氮，约77K)条件下观测，其谱图特征见图2。获得准确可靠的等效剂量的一个重要前提就是要确定待测样品在最后一次埋藏之前其ESR信号残留值的大小，即其ESR信号是否被完全“回零”或衰退至某一稳定的残留值。据研究(Toyoda et al.，2000)，石英的ESR信号受到热事件或阳光晒退能产生“回零”作用，高温(100℃以上，温度越高“回零”所需时间越短)的热作用可以使信号完全回零;阳光晒退时，不同ESR信号中心的“回零”程度是不一致的。对于沉积物，在沉积埋藏时，与ESR信号相关的地质事件只有光晒退作用。因此，确定沉积物最后一次埋藏前石英ESR信号的大小成为准确获得样品自最后一次埋藏事件以来年龄的关键问题。

图1 常温石英ESR信号谱图Fig.1 The ESR signal observed at room temperature in the quartz sample.

图2 低温石英ESR信号谱图(Tissoux et al.，2008)Fig.2 The ESR signals observed at low(liquid nitrogen)temperature in the quartz sample(After Tissoux et al.，2008).

目前已有多位学者对石英ESR信号中心的光晒退特征进行了研究。在阳光下晒退，E'心信号不仅不会减小，反而在开始晒退的72h内是增加的，因此多数学者认为此信号不适用于沉积物测年(赵兴田等，1991;金嗣炤等，1991;Toyoda et al.，1991;Nie，1992;Falguères et al.，1994;Toyoda et al.，2000);Ge心经阳光照射数 h 后，其信号可完全消失(Tanaka et al.，1985;Buhay et al.，1988;业渝光等，1993)，是光晒退“回零”最好的信号中心;Al心则在开始光晒退的2h内可以下降20%，经数十至上百h后，达到一个稳定的残留值(Yokoyama et al.，1985;Nie，1992;Voinchet et al.，2003)，约50% ～80%;Ti心在阳光下经几十 h晒退后信号可完全“回零”(Yoshida，1996;Tanaka et al.，1997;Toyoda et al.，2000;Rink et al.，2007;Gao et al.，2009)。实验室测量现代海滩沙样品的石英Ti心ESR信号为零(Gao et al.，2009)，也表明Ti心是可以良好晒退的。从各中心ESR信号光晒退特征来看，利用ESR法测量沉积物可供选择的信号中心有Ge、Al和Ti心。

石英Ge心对光照最敏感，可在短时间阳光晒退后信号“回零”，但是对其寿命有很大争论(Fukuchi et al.，1986;Shimokawa et al.，1987;业渝光等，1993)。由于地质样品中 Ge 心 ESR 信号较弱，在实验室中很难准确测量，Rink(1997)甚至认为许多石英中没有明显的天然Ge心。此外，在接受6，000Gy左右的 Gamma辐照后 Ge心就趋于饱和(Rink et al.，1991;Walther et al.，1994)，这也大大限制了该信号中心的测年应用。

石英Al心信号曾被多次应用于ESR年代学测量，但该信号中心经光照数十甚至数百h后仍有较大的信号残留(Voichet et al.，2003;韩孔艳等，2007;Yin et al.，2007)，而且不同沉积环境下的信号残留值不同，这在一定程度上影响了测年结果的准确性和可靠性。Laurent等(1998)将利用石英Al心ESR信号获得的风成沙丘数据与热释光(TL)数据进行对比，在50ka以内二者基本一致，但老于50ka的样品，ESR年龄大于TL年龄。Brumby等(1994)、Tanaka等(1997)利用Al心测定其他地区的沉积物时，获得的ESR年龄也比地质上估计的年龄要老。

石英Ti心ESR信号比Ge心产生的信号强，较容易在实验室中观测，同时光晒退“回零”时间(数十至上百h)在地质过程中也是可以实现的。因此，石英Ti心信号是可应用于ESR年代学研究的良好信号。

3 ESR测年法在沉积物年代学测定中的应用评述

ESR法测定第四纪沉积物年龄在第四纪、新构造和环境变化等方面的研究中得到了广泛应用(Li et al.，1999;Zhou et al.，2002;张强等，2002;吴中海等，2003;许刘兵等，2003;Beerten et al.，2006，2007;Rink et al.，2007)。石英 Ge 心由于信号较弱、不易观测以及测年范围小等缺点，近年来没有得到广泛应用。石英Al心信号曾被广泛用于第四纪沉积物测年，但由于其ESR信号无法被光晒退“回零”，很难准确评价其残留信号值，往往使得所获得的ESR年龄大于样品的实际年龄，因此准确评价Al心信号的残留值是有待解决的关键问题。石英Ti心信号较短时间(数十至上百h)内可由阳光晒退“回零”，而且信号较(Ge心)强，可在实验室中准确测量，因此在第四纪沉积物年代学研究中，Ti心ESR信号逐渐得到广泛应用(Yoshida，1996;Tanaka，et al.，1997;Toyoda et al.，2000;Beerten et al.，2006，2007;Tissoux et al.，2007;Rink et al.，2007;刘春茹等，2009;Liu et al.，2010)。

Beerten等(2006)对比了澳大利亚风成沉积物样品的石英Ti心ESR和OSL测量结果，发现对于“年轻”样品(早更新世以来)，利用Ti-H心获得的年龄与OSL结果相同，可利用石英Ti心ESR信号测量沉积物埋藏年龄。Beerten等(2007)利用石英单颗粒Ti心ESR法对已知年龄的水成、沙漠风成及风水混合成因3种沉积物年龄(100ka至2Ma)进行测量，其ESR年龄与其已知年龄一致，这表明利用石英Ti心ESR信号进行沉积物埋藏年龄测定具有较好的应用前景。

Tissoux等(2007)同时利用石英Al心和Ti心ESR法对法国 Indre地区 Creuse valley的河流阶地样品进行埋藏年代测试，结果表明，石英Ti-Li心ESR信号较适合于中更新世河流阶地沉积物测量。Voinchet等(2007)在法国Indre地区River Creuse流域距源头170km处采集的现代河流样品ESR测试结果显示，石英Ti心ESR信号已完全“回零”，石英Al心ESR信号衰退至稳定的残留值。这表明，对于非快速沉积的样品，可以同时采用石英Al心和Ti心ESR信号进行测量，但使用石英Al心ESR信号时，需要将样品中的残留值估算出并扣除。

Rink等(2007)利用石英Ti心ESR信号对澳大利亚东南部 Bungunnia湖岸的石英砂和以色列约旦河流域Ubeidiya遗址沙层的形成时代进行了研究，并将ESR年龄与独立年龄进行对比，结果表明利用石英Ti心ESR法可以获得距今大约2.5Ma以来的水相沉积物年龄。

为了考察石英Ti心ESR法用于沉积物测年的可靠性，Liu等(2010)利用石英Ti心ESR法对中国河北省泥河湾盆地东谷坨剖面B/M界限样品进行了年代学测量，结果为(750±88)ka，与Wang等(2005)的古地磁结果基本一致，偏差为4%。北京东北部顺义地区在第四纪时期接受了约600m厚的沉积，沉积物主要为黏土粉砂状水相沉积。古地磁分析结果表明，该地区的钻孔样品在约195m处地磁极性发生反转，确定此处为B/M界限。刘春茹等(2009)分别在该钻孔B/M界限附近(197m)以及38m、92m和190m处共采集了4个ESR年代学样品，利用石英Ti心进行ESR年代学测试分析。测年结果表明，B/M界限样品ESR年龄为(861±89)ka，与已知古地磁结果偏差为10%;38m、92m和190m处的年龄分别为(164±18)ka、(275±40)ka和(634±65)ka。测量结果表现为钻孔不同深度样品的ESR年龄随样品埋深逐渐增大，符合水相沉积特征，这表明石英Ti心ESR法适用于沉积物年代学研究。

综上所述，与石英Al心ESR信号相比，石英Ti心ESR信号因其光晒退“回零”时间短，且ESR信号可以完全晒退，所以更适合于第四纪沉积物年代学研究，具有较好的应用前景。基于石英Ti心ESR信号的年代学方法具有较好的发展前景。

4 小结

随着ESR年代学法的进一步发展和完善，其在第四纪沉积物年代测定方面已有越来越多的成功实例出现，尤其是利用石英Ti心ESR信号对第四纪沉积物年代学的研究最近几年已取得了突破性的进展，为第四纪沉积物年代学研究提供了又一有效的手段。

韩孔艳，尹功明，林敏，等.2007.不同地区石英 ESR Al心自然光晒退［J］.核技术，30(11):931—933.

HAN Kong-yan，YIN Gong-ming，LIN Min，et al.2007.Sun bleaching of aluminium center of quartz in cities of different latitudes in China［J］.Nucl Tech，30(11):931—933(in Chinese).

金嗣炤，邓中，黄培华.1991.黄土石英E'中心光效应研究［J］.科学通报，36(10):741—744.

JIN Si-zhao，DENG Zhong，HUANG Pei-hua.1991.The light effect research of loess quartz E'center［J］.Chinese Science Bulletin，36(10):741—744(in Chinese).

刘春茹，尹功明，高璐，等.2009.水相沉积物石英Ti心ESR测年可靠性初探［J］.核技术，32(2):110—112.

LIU Chun-ru，YIN Gong-ming，GAO Lu，et al.2009.Reliability of quartz Ti-center in ESR dating of fluvial sediment［J］.Nucl Tech，32(2):110—112(in Chinese).

吴中海，赵希涛，江万，等.2003.念青唐古拉山东南麓更新世冰川沉积物年龄测定［J］.冰川冻土，25(3):272—274.

WU Zhong-hai，ZHAO Xi-tao，JIANG Wan，et al.2003.Dating result of the Pleistocene glacial deposits on the southeast foot of Nyaiqentanglha Mountains［J］.Journal of Glaciology and Geocryology，25(3):272—274(in Chinese).

许刘兵，周尚哲，李爱昌，等.2003.甘孜绒坝岔古冰川演化与黄土古土壤对比研究［J］.冰川冻土，25(5):504—509.

XU Liu-bing，ZHOU Shang-zhe，LI Ai-chang，et al.2003.The Quaternary glaciation in Rongbacha and correlation with the loess-paleosol in Garzê［J］.Journal of Glaciology and Geocryology，25(5):504—509(in Chinese).

业渝光，和杰，刁少波，等.1993.晚更新世海岸风成砂ESR年龄的研究［J］.海洋地质与第四纪地质，13(3):85—90.

YE Yu-guang，HE Jie，DIAO Shao-bo，et al.1993.Study on ESR ages of late Pleistocene coastal aeolian sands［J］.Marine Geology ＆ Quaternary Geology，13(3):85—90(in Chinese).

尹功明，林敏.2005.沉积物电子自旋共振测年现状［J］.核技术，28(5):399—402.

YIN Gong-ming and LIN Min.2005.Present status of ESR dating of sediments［J］.Nucl Tech，28(5):399—402(in Chinese).

张强，朱诚，房迎三.2002.宁镇地区中更新世环境演变的沉积学研究［J］.沉积学报，20(2):307—313.

ZHANG Qiang，ZHU Cheng，FANG Ying-san.2002.Sedimentological record of environmental evolution in the mid-Pleistocene in Ningzhen area［J］.Acta Sedimentologica Sinica，20(2):307—313(in Chinese).

赵兴田，高红，李德生，等.1991.石英E'心ESR光效应研究［J］.核技术，14(2):87—89.

ZHAO Xing-tian，GAO Hong，LI De-sheng et al.1991.Effect of light irradiation on E'center ESR signal measurement of quartz samples［J］.Nucl Tech，14(2):87—89(in Chinese).

Ambrose W and Dumden P.1982.Archaeometry:An Australian Perspective［M］.Australian National University，Canberra，276.

Beerten K，Pierreux D and Stesmans A.2003.Towards single grain ESR dating of sediments quartz:First results［J］.Quaternary Science Reviews，22:1329—1334.

Beerten K，Lomax J，Clémer K，et al.2006.On the use of Ti centers for estimating burial ages of Pleistocene sedimentary quartz:Multiple-grain data from Australia［J］.Quaternary Geochronology，1:151—158.

Beerten K and Stesmans A.2006.The use of Ti centers for estimating burial doses of single quartz grains:A case study from an aeolian deposit～2Ma old ［J］.Radiation Measurements，41:418—424.

Beerten K and Stesmans A.2007.ESR dating of sedimentary quartz:Possibilities and limitations of the signal-grain approach［J］.Quaternary Geochronology，2:373—380.

Brumby S and Yoshida H.1994.An investigation of the effect of sunlight on the ESR spectra of quartz centers:Implications for dating［J］.Quaternary Science Reviews，13:615—618.

Buhay W M，Schwarcz H P and Grün R.1988.ESR dating of fault-gouge:The effect of grain size［J］.Quaternary Science Reviews，7:515—522.

Falguères C，Miallier D and Sanzelle S.1994.Potential use of the E'center as an indicator of initial resetting in TL/ESR of volcanic materials［J］.Quat Geochron(Quat Sci Rev)，13:619—623.

Fukuchi T，Imai N and Shimokawa K.1986.ESR dating of fault movement using various defect centers in quartz，the case of the western southern Fossa Magna，Japan ［J］.Earth Planet Sci Lett，78:121—128.

Gao L，Yin G M，Liu C R，et al.2009.Natural sunlight bleaching of the ESR titanium center in quartz［J］.Radiation Measurement，44:501—504.

Huang P H，Jin S Z，Pang Z C，et al.1988.ESR dating and trapped electron lifetime of quartz grains in loess of China［J］.Quaternary Science Reviews，7:533—536.

Ikeya M.1975.Dating a stalactite by electron paramagnetic resonance［J］.Nature，255:48—50.

Laurent M，Falgueres C，Bahain J J，et al.1998.ESR dating of quartz extracted from Quaternary and Neogene sediments:Method，potential and actual limits［J］.Quaternary Science Reviews，17:1057—1062.

Li P，Wang Y and Liu Z.1999.Chronostratigraphy and deposition rates in Okinawa ocean trough［J］.Science in China D，(4):408—413.

Liu C R，Yin G M，Gao L，et al.2010.ESR dating of Pleistoncene archaeological localities of the Nihewan Bsain，North China-Preliminary results［J］.Quaternary Geochronology，5:385—390.

Nie Gaozhong.1992.Zeroing mechanisms of loess quartz in ESR dating［J］，Scientia Geological Sinica，1(3/4):217—224.

Prescott J R and Slephan L G.1982.The contribution of cosmic radiation to the environmental dose for thermoluminescent dating:Latitude，altitude and depth dependences［J］.Council of Europe Journal PACT，6:15—17.

Prescott J R and Robertson GB.l 997.Sediment dating by luminescence:A review ［J］.Radiation Measurements，27(5/6):893—922.

Rink W J and Odom A L.1991.Natural alpha recoil partical radiation and ionizing radiation sensitivities in quartz detected with EPR:Implications for geochronometry［J］.Nucl Tracks Radiat Meas，18:163—173.

Rink W J.1997.Electron spin resonance(ESR)dating and ESR applications in Quaternary science and archaeology［J］.Radiation Measurements，27:975—1025.

Rink W J，Bartoll J，Schwarcz H，et al.2007.Testing the reliability of ESR dating of optically exposed buried quartz sediments［J］.Radiation Measurements，4:1618—1626.

Shimokawa K and Imai N.1987.Simultaneous determination of alteration and eruption ages of volcanic rocks by electron spin resonance［J］.Geochim Cosmochim Acta，51:115—119.

Tanaka K，Sawada S and Ito T.1985.ESR dating of late Pleistocene near shore and terrace sands in southern Kanto，Japan［M］.In:Ikeya M and Miki T(eds).ESR dating and dosimetry，Ionics，Tokyo.275—280.

Tanaka K，Hataya R，Spooner N A，et al.1997.Dating of marine terrace sediments by ESR，TL，and OSL methods and their applicabilities［J］.Quaternary Science Reviews，16:257—264.

Tissoux H，Falguères C，Volnchet P，et al.2007.Potential use of Ti-center in ESR dating of fluvial sediment［J］.Quaternary Geochronology，367—372.

Tissoux H，Toyoda S，Falguères C，et al.2008.ESR dating of sedimentary quartz from two Pleistonce deposits using Al and Ti-centres［J］.Geochronometria，30:23—31.

Toyoda S and Ikeya M.1991.Thermal stabilities of paramagnetic defect and impurity centers in quartz:Basis for ESR dating of thermal history［J］.Geochem J，25:437—445.

Toyoda S，Voinchet P，Falgueres C，et al.2000.Bleaching of ESR signals by the sunlight:A laboratory experiment for establishing the ESR dating of sediments［J］.Applied Radiation and Isotopes，52:1357—1362.

Voinchet P，Falgueres C，Laurent M，et al.2003.Artifical optical bleaching of the aluminium center in quartz implications to ESR dating of sediments［J］.Quaternary Science Reviews，22:1335—1338.

Voinchet P，Falguères C，Tissoux H，et al.2007.ESR dating of fluvial quartz:Estimate of the minimal distance transport required for getting a maximum optical bleaching［J］.Quaternary Geochronology，2:363—366.

Walther R and Zilles D.1994.ESR studies on bleached sedimentary quartz［J］.Quaternary Science Reviews，13:635—639.

Wang H Q，Deng C L，Zhu R X，et al.2005.Magnetostratigraphic dating of the Donggutuo and Maliang paleolithic sites in the Nihewan Basin，North China［J］.Quaternary Research，64(1):1—11.

Wintle A G and Hunttey D J.1979.Thermoluminescence and tesrestrial age of the Estacado Meteoritr［J］.Nature，279:710—712.

Yin Gongming，LIN Min，LU Yanchun et al.2007.Preliminary ESR dating results on loess samples from the loess-paleosol sequence at Luochuan，Central Loess Plateau，China［J］.Quaternary Geochronology，2(1-4):381—385.

Yokoyama Y，Falgueres C and Quaegebeur J P.1985.ESR dating of quartz from Quaternary sediments:First attempt［J］.Nuclear Tracks，10:921—928.

Yoshida H.1996.Quaternary dating studies using ESR signals with emphasis on shell，coral，tooth enamel and quartz［D］.Ph D dissertation.Australian National University，Canberra.

Zhou Shangzhe，LI Jijun，ZHANG Shiqiang.2002.Quaternary glaciation of the Bailang river valley，Qilian Shan ［J］.Quaternary International，97-98:133—110.

RESEARCH ADVANCES IN ESR GEOCHRONOLOGY OF QUATERNARY DEPOSITS

LIU Chun-ru YIN Gong-ming GAO Lu HAN FeiZHANG Hui-ping
(State Key Laboratory of Earthquake Dynamics，Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing 100029，China)

Because of lack of Quaternary volcano activity in China，Quaternary sediments become the main dating material in the study of geological structure，topographic feature and environment evolution，etc.ESR is a potential dating method for the sediments older than 200ka.After sunlight bleaching or heating，the quartz ESR signals，including E'- ，Ge- ，Al- ，Ti-center，can attenuate or be reset.The sediments deposited during Quaternary period only have the effect of sunlight bleaching before the last burial time.Therefore，the sunlight bleaching characteristics of ESR signal centers is one of the most important factors in ESR dating.In this study，the paper firstly makes a simple introduction on the ESR theoretical basis and the measuring process of dose rate(D)and equivalent dose(ED)，and then，reviews the sunlight bleaching characteristics and the applications in Quaternary geochronology of different ESR signal centers.The E'-center ESR signal increases with the sunlight bleaching during first 72 hours，it is not suitable for the sediment dating.Ge-center ESR signal is bleachable and can be reset after several hours sunlight bleaching，so，it is the most light sensitive signal center.However，it is very difficult to measure the Ge-center ESR signal in laboratory because it is very weak.Al-center can attenuate 20 percent after 2 hours sunlight bleaching and after tens to hundreds of hours bleaching it still maintains a stable residual signal，50-80 percent.The remnant signals are not equal under different sediment environment.We usually gain a bigger age using Al-center ESR signal for the uncertain remnant.Ti-center ESR signals can be totally bleached after tens to hundreds of hours sunlight bleaching，and this ESR signal also has enough intensity for measurements.According to the review of all the ESR signal centers'sunlight bleaching characteristics and several successful application examples，we suggest that Ti-center ESR signal is more suitable than others for the ESR dating of Quaternary sediment.

Quaternary period，sediment，ESR chronology，Ti-center

P597

A

0253-4967(2011)02-0490-09

10.3969/j.issn.0253-4967.2011.02.022

2011-04-24收稿，2011-05-10改回。

地震动力学国家重点实验室自主研究课题(LED2009A04)和国家自然科学基金(40902051)共同资助。

刘春茹，女，1980年出生，2007年毕业于中国科学院地球化学研究所，获地球化学专业博士学位，副研究员，主要从事新构造年代学研究，电话:010-62009077，E-mail:liuchunru 0821@126.com。