بررسی عوامل مؤثر در نمونه‌برداری جهت سن‌یابی به روش لومینسانس نوری

نوع مقاله : مقاله تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

نویسنده

دانشیار، گروه زلزله شناسی، موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، ایران

چکیده

در چهل سال گذشته، سن‌یابی به روش لومینسانس تحریک­شده با نور که زمان آخرین نورخوردگی رسوب و صفر شدن سیگنال لومینسانس را در رسوب به‌طور مستقیم تعیین می­کند، به ابزاری اصلی برای تعیین قدمت رسوبات تبدیل شده است. این روش که امروزه در جهان جایگاهی ویژه در علوم کواترنر یافته است، کاربردهای وﺳﯿﻌﯽ در ایران دارد و به‌مرور، استفاده از آن جهت تعیین زمان وقوع زلزله­های دیرین، نرخ لغزش گسل­ها، دوره بازگشت زلزله، دوران­های گذشته آب­و­هوایی شامل دوران­های خشکسالی و مرطوب و همچنین تعیین زمان ساخت تأسیسات باستانی و رشد تمدن ایران گسترش یافته است. هرچه دقت سن­یابی بیشتر باشد، دقت تفسیرهای ناشی از سن افزایش می­یابد. نمونه­برداری دقیق از محل مناسب، دو عامل اصلی جهت به‌دست­آوردن سن دقیق حادثه مورد نظر است. اگرچه با توجه به هدف، محیط و موقعیت نمونه­برداری، راهبردهای گوناگونی برای نمونه­برداری وجود دارد، در هنگام نمونه­برداری ضروری است مبانی و اصول مربوطه در‌نظر­گرفته شود. از جمله این راهبردها، وقوف کافی نسبت به فرضیه­های مطالعه، منبع و تاریخچه رسوبات، وجود کوارتز یا فلدسپات پتاسیم در رسوبات، نقش نور، نقش رطوبت، اطمینان از نبود اغتشاش زیستی در خاک و رسوب و وجود تعادل رادیواکتیو در اطراف نمونه است. برای متأثر نشدن نمونه از عواملی همچون ‌صفر شدگی ناقص در زمان دفن رسوب و جابه‌جا شدن دانه­ها با جانوران در دوران دفن رسوب، ضروری است دقت لازم رعایت شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the effective factors in OSL dating sampling

نویسنده [English]

  • morteza fattahi
Associate Professor, Department of Geophysics, Institute of Geophysics, University of Tehran, Iran
چکیده [English]

Optically stimulated luminescence (OSL) dating directly gives the last time of the sediment exposure to light and zeroing of the luminescence signal inside the sediment. OSL has become a major tool for dating sediments over the past 40 years. This method has found a special place in Quaternary sciences in the world today and has vast applications in Iran. Its use to determine the time of occurrence of long-lasting earthquakes, fault slip rate, earthquake return period, past climatic periods including drought and wet periods, as well as determining the time of construction of ancient facilities and the growth of Iranian civilization, has expanded over time.
Knowing the basics and having a strategy for site selection, choosing a location, and suitable sediment sampling method for luminescence dating have a significant effect on the age accuracy. Sampling from an inappropriate site, sampling of unsuitable materials or suitable but insufficient materials can thwart the laboratory's attempt to determine age. Every measurement begins with sampling, and sampling always contributes to the uncertainty of the measurement. Age uncertainty is the most important parameter that describes the quality of measurements. Sediment sample collection methods for luminescence dating can be divided into 3 categories: Sampling with tube, as a block or in a light bag. The most common method of sample collection for luminescence dating is to hammer a tube in the vertical surface of a sedimentary layer. If the layer is thin and the tube is too large for the layer and cannot sample the thin target; or either the grain size of the target unit is large to prevent hammering, or it is cement scale and sampling using a tube is impossible, there are two options: to manually collect sediment, or to extract a block.
The higher the accuracy of dating, the more accurate the interpretations of age. Accurate sampling from the right place are the two main factors to obtain the exact age of the accident. Sampling strategies vary depending on the purpose, environment and location of the sampling. But when sampling, it is necessary to consider the relevant principles. These include the adequate knowledge of study hypotheses, source and history of sediments, presence of quartz and potassium feldspar in sediments, the role of light, the role of moisture, ensure of no biological disturbance in soil and sediment. And the presence of radioactive equilibrium around the sample. It is especially important to consider the adequacy of resetting of the luminescence signal, the ability to characterize the radioactive environment surrounding the sample (dose rate), and the lack of evidence for post-depositional mixing (bioturbation in soils and sediment).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dating
  • Sampling
  • Optical Stimulated Luminescence
  • Location Selection
امینی، ح.، فتاحی، م.، قاسمی، م. ر.، 1390، محاسبه نرخ لغزش در منطقه شش تراز گسل درونه به روش هیستوگرام و حداقل سن با استفاده از لومینسانس برانگیخته شده با نور: مجله ژئوفیزیک ایران، 5(3)، 14-29.
بحرالعلومی، ف.، عظیمی، م.، 1393، سالیابی ترمولومینسانس نمونه­های آجر هگمتانه: مجله تاریخ همدان.
بحرالعلومی، ف.، عظیمی، م.، 1396، سال‌یابی آجرهای محوطه قلایچی بوکان: مجموعه مقالات بررسی باستان­شناسی محوطه مانایی قلایچی بوکان.
بحرالعلومی، ف.، حشمتی، ا. ر.، طیبی، م.، عظیمی، م.، 1391، سالیابی و تعیین مراحل مرمت سد قدیمی کریت به روش سالیابی ترمولومینسانس: مجله اثر، 50.
حیدری، م.، فتاحی، م.، 1395، ارزیابی مدل­های آماری در سن‌یابی به روش لومینسانس: مطالعه موردی ترانشه ایرا (یادداشت تحقیقاتی): مجله فیزیک زمین و فضا، 42(1)،51-62.
خسروی، ع.، حسین­زاده، س. ر.، فتاحی، م.، خانه­آباد، م.، 1398، ژئوشیمی نهشته­های کواترنری رودخانه کال­شور بینالود: پژوهش­های دانش زمین، 10(37)، 39-49.
رستمی مهربان، س.، بحرالعلومی، ف.، فتاحی، م.، 1391، استفاده از گرمالیانی در ایران: سن‌یابی نمونه­های سفالی موزه ملی ایران: مجله فیزیک زمین و فضا، 38(1)، 41-50.
فتاحی، م.، رستمی مهربان، س.، طالبیان، م.، بحرودی، ع.، هالینگورث، ج.، واکر، ر.، 1390، بررسی فعالیت گسل نیشابور در استان خراسان: مجله علوم زمین، 79، 55-60.
فتاحی، م.، رضاخانی روزبهانی، ف.، شونینگر، ج.، سوئر، ا.، 1394، دیوار بزرگ گرگان: سن‌یابی به روش رخشانی بخشی از دیوار: مجله ژئوفیزیک ایران، 9(3)، 45-59.
فتاحی، م.، حیدری، م.، 1395، مروری بر سن‌یابی دیوارهای باستانی با استفاده از روش لومینسانس و عرضه پژوهش­های صورت پذیرفته در مورد دیوار تمیشه: مجله فیزیک زمین و فضا، 42(3)، 469-486.
فتاحی، م.، مهرشاهی، د.، 1397 الف، استفاده از روش لومینسانس نوری جهت تعیین سن رسوبات لسی اطراف شهر میبد و تفسیر شرایط تشکیل آنها: مجله فیزیک زمین و فضا، 44(2)، 307-319.
فتاحی، م.، مهرشاهی، د.، 1397 ب، بررسی ویژگی­های جغرافیای طبیعی، رسوب­شناسی و تعیین سن کوهریگ فراشاه (تفت) جهت تشخیص شرایط محیطی کواترنر پایانی دامنه شمالی شیرکوه: کاوش­های جغرافیایی مناطق بیابانی، 6(1)، 91-117.
فتاحی، م.، وودبریج، ک.، بیتمن، م.، 1398، سن‌یابی به روش لومینسانس نوری نمونه­های رسوبی برداشت­شده از تراس­های رودخانه‌ای کارون در خوزستان، جنوب غرب ایران: فیزیک زمین و فضا، 45(2)، 299-311.
Aitken, M. J., 1985, Thermoluminescence dating: Oxford, Academic Press, 359 p.
Aitken, M. J., 1998, An Introduction to Optical Dating. The Dating of Quaternary Sedimentary the Use of Photon-Stimulated Luminescence: Oxford University.
Ashrafi, F., Moghaddaszadeh, Z., Bahrololoumi, F., and Abbasi, G., 2010, Age determination of Pookerdvall pottery sample based on thermo-luminescence behavior and their glow curves: Archives of Physics Research, 1(4), 192-199.
Bateman, M. D., Boulter, C. H., Carr, A. S., Frederick, C. D., Peter, D., and Wilder, M., 2007, Detecting post-depositional sediment disturbance in sandy deposits using optical luminescence: Quaternary Geochronology, 2(1), 57-64.
Bateman, M. D., Frederick, C. D., Jaiswal, M. K., and Singhvi, A. K., 2003, Investigations into the potential effects of pedoturbation on luminescence dating: Quaternary Science Reviews, 22(10), 1169-1176.
Bazgir, B., Olle, A., Tumung, L., ... , and Carbonell, E., 2017, Understanding the emergence of modern humans and the disappearance of Neanderthals: Insights from Kaldar Cave (Khorramabad Valley, Western Iran): Scientific Reports, March 2017.
Crone, A. K., Personius, S. F., DuRoss, C. B., Machette, M. N., and Mahan, S. A., 2012, Paleoseismology of the Willow Creek site and chronology of late Holocene earthquakes on the Nephi segment, Wasatch fault zone, Utah, in Hylland, M. D. and Harty, K. M, eds., Selected topics in engineering and environmental geology in Utah: Utah Geological Association Publication, 41, 193-206, (CD).
Fattahi, M., 2014, Luminescence, Earthquake and Tectonic Activity, Encyclopedia of Scientific Dating Methods, DOI 10.1007/978-94-007-6326-5_120-2 # Springer.
Fattahi, M., 2015, OSL dating of the Miam Qanat (KĀRIZ) system in NE Iran: Journal of Archaeological Science, http://dx.doi.org/10.1016/j.jas.2015.04.006
Fattahi, M., Agazadeh, A., Walker R. T., Talebian, M., Sloan, R. A., and Khatib, M. M., 2011a, Investigation on the potential of OSL for Ddating Qanat in the Dasht-e Bayaz region of northeastern Iran using the SAR protocol for quartz: Journal of Seismology and Earthquake Engineering, 13(2), 65-75.
Fattahi, M., Nazari, H., Bateman, M. D., Meyere, B., Sébrier, M., Talebian, M., Le Dortz, K., Foroutan, M., Ahmadi Givi, F., and Ghorashi, M., 2009, Refining the OSL age of the last earthquake on the Dheshir fault, Central Iran: Quaternary Geochronology, 5(2-3), 286-292.
Fattahi, M., and Stokes, S., 2003, Dating volcanic and related sediments by luminescence methods: a review: Earth-Science Reviews, 62, 229–264.
Fattahi, M., and Walker, R., 2007, Luminescence dating of the last earthquake of the Sabzevar thrust fault, NE Iran: Quaternary Geochronology, 2, 284-289.
Fattahi, M., Walker, R., Hollingsworth, J., Bahroudi, A., Talebian, M., Armitage, S. and Stokes, S. 2006, Holocene slip-rate on the Sabzevar thrust fault, NE Iran, determined using Optically-Stimulated Luminescence (OSL): Earth and Planetary Science Letters, 245, 673-684.
Fattahi, M., Walker, R., Khatib, M. M., Dolati, A., and Bahroudi, J., 2007, Slip-rate estimates and past earthquakes on the Doruneh fault, eastern Iran: Geophysical Journal International, 168, 691-709.
Fattahi, M., Walker, R., Khatib, M. M., Zarrinkoub, M., and Talebian, M., 2015, Determination of slip-rate by optical dating of lake bed sediments from the Dasht-e-Bayaz fault, NE Iran: Geochronometria, 42, 148-157.
Fattahi, M., Walker, R. T., Talebian, M., Sloan, R. A., and Rasheedi, A., 2011b, The structure and late Quaternary slip rate of the Rafsanjan strike-slip fault, SE Iran: Geosphere, 7, 1159-1174.
Fattahi, M., Walker, R. T., Talebian, M., Sloan, R. A., and Rasheedi, A., 2014, Late Quaternary active faulting and landscape evolution in relation to the Gowk Fault in the South Golbaf Basin, SE Iran: Geomorphology, 204, 334-343.
Fattahi, M., and Walker, R., 2016, Optical dating of Holocene lake bed sediments from the Nimbluk plain, Khorasan, NE Iran: Implications for the climate change and palaeo-environment of NE Iran: Journal of the Earth and Space Physics, 41(4), 1-12.
Foroutan, M., Sebrier, M., Mazari, H., Meyer, B., Fattahi, M., Rahsidi, A., Le Dortz, K., and Bateman, M. D., 2012, New evidence for large earthquakes on the Central Iran plateau: palaeoseismology of the Anar fault: Geophysical Journal International, 189, 6-18.
Ghassemi, M., Fattahi, M., Landgraf, A., Ahmadai, M., Ballato, P., and Tabatabaei, S., 2014, Kinematic links between the Eastern Mosha Fault and the North Tehran Fault, Alborz range, northern Iran: Tectonophysics, 622, 81-95.
Harrison, J., Shannon, G., Mahan, A., Rittenour, T. M., and Nelson, M. S., 2015, Guide to luminescence dating techniques and their application for paleoseismic research: Proceedings volume: Basin and range province seismic hazards summit III, (Utah Geological Survey Miscellaneous Publication 15-5).
Hollingsworth, J., Fattahi, M., Walker, R., Talebian, M., Bahroudi, A., Bolourchi, M. J., Jackson, J., and Copley, A., 2010, Oroclinal bending, distributed thrust and strike-slip faulting and the accommodation of Arabia-Eurasia convergence in NE Iran since the Oligocene: Geophysical Journal International, 181(3), 1214-1246.
Jeong, G.Y., Cheong, C., and Choi, J. H., 2007, The effect of weathering on optically stimulated luminescence dating: Quaternary Geochronology, 2(1), 117-122.
Kawano, M., and Tomita, K., 1996, Amorphous aluminum hydroxide formed at the earliest weathering stages of K-feldspar: Clays and