30年前，光學(xué)測年技術(shù)被首次提出，從此徹底革新了人類對過去50萬年所發(fā)生事物的研究。在本文中，兩位光學(xué)測年技術(shù)的實踐者將評價光學(xué)測年的影響，并展望其未來。 %6 Bt%H  
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30周年紀(jì)念日通常會和珍珠聯(lián)系起來（譯注：如結(jié)婚30周年稱珍珠婚），而珍珠的金字招牌就是通過反射、折射、衍射所產(chǎn)生的璀璨光澤。2015年是國際光年，在這一年里慶祝光學(xué)測年技術(shù)的誕生再合適不過了。恰好是在30年前，大衛(wèi)•亨特利（David Huntley）與其同事在《自然》上撰文，首次提出了光學(xué)測年技術(shù)。文章作者提出，光學(xué)測年是一種測定風(fēng)力或水力搬運的礦物顆粒在被埋藏前（如在沉積地貌中）最后一次接受太陽光曬退的時間的方法。自此之后，光學(xué)測年技術(shù)自此成為全世界科學(xué)家必備的工具，使得為距今50萬年內(nèi)、甚至更久遠(yuǎn)的時間里所發(fā)生的地質(zhì)、生物、考古事件定年成為可能——遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破了放射性碳測年5萬年的測年局限，也不需要像放射性碳測年那樣進(jìn)行后期校準(zhǔn)。 "xw2@jGpG  
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光學(xué)測年利用了石英、長石等常見礦物中光敏電子陷阱的物理性質(zhì)，這些電子陷阱相當(dāng)于原子級別“時間膠囊”。一旦接受陽光照射，礦物顆粒的光敏電子陷阱就會被立刻清空，而在不見光的埋藏環(huán)境中，由于不斷接收周圍環(huán)境的輻射，光敏電子陷阱又會以穩(wěn)定的速率重新填充（圖1）。在實驗室中估算礦物顆粒過去吸收的輻射劑量，再除以它們吸收周圍環(huán)境電離輻射的速率，便可計算出礦物顆粒最后一次接受陽光曬退的時間。 vQztD_bX%  
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亨特利，與安•溫特爾（Ann Wentle）一道，曾在開發(fā)另一種可靠的測年方法中起到關(guān)鍵性的作用，即針對未受熱沉積物的熱釋光測年法。該方法的技術(shù)和光學(xué)測年密切相關(guān)，不同之處在于熒光陷阱是由加熱礦物顆粒而清空的。在這個過程中，光學(xué)惰性陷阱和光敏陷阱中的電子都會被逐出。與之相反，光學(xué)測年法是直接作用于后者的。亨特利等人通過使用高能氬離子激光器發(fā)出的綠光從石英顆粒中激發(fā)較弱的光釋光（OSL）信號。然后他們將該信號與在實驗室中接受輻射的礦物顆粒產(chǎn)生的光釋光（OSL）信號相比較，來估算過去的輻射量，繼而估算出顆粒埋藏的時間。 zL1H[}[z+  
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a.礦物顆粒在被空氣、水搬運或是覆在地表時暴露在陽光下。被礦物晶格中光敏陷阱捕獲的電子被光照逐出，回到它們正常的原子位。b.當(dāng)?shù)V物顆粒被埋藏、不再接受光照，周圍環(huán)境的輻射會使電子偏離其正常電子位，從而被電子陷阱捕獲。c.如果將顆粒采集起來（避免光照），在實驗室中用紅外線或可見光（綠光或藍(lán)光）照射，就會清空電子陷阱，產(chǎn)生光釋光（OSL）信號。光釋光信號經(jīng)光電倍增管放大，利用光子計數(shù)系統(tǒng)測量。用來計算礦物顆粒埋藏時間的歷史輻射劑量，是利用在實驗室中會產(chǎn)生相同強(qiáng)度光釋光信號的等效輻射量來估算的。通過濾波器將光釋光信號與無關(guān)輻射及激發(fā)光線分離開。 g!4"3Dtdg  
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這一方法很快就被另一支團(tuán)隊用類似的激光器運用到實踐中，但光學(xué)測年真正推廣開來，還是在長石對紅外線極為敏感這一現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)之后。這一發(fā)現(xiàn)把使用便捷的紅外發(fā)光二極管（LED）帶進(jìn)了光學(xué)測年技術(shù)中來。到20世紀(jì)90年代末，這項技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟，成為第四紀(jì)（最新的地質(zhì)時期，開始于距今260萬年前）沉積物測年的有力工具，幫助人們探明了人類活動時期沙丘及其他地貌的演化，特別是在澳洲和歐洲地區(qū)。 nsYS0  
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2000年之后，光學(xué)測年的應(yīng)用開始激增。在接下來的十年里，測定埋藏劑量的“單片（single-aliquot）”法得到了發(fā)展——這一想法最早也是由亨特利及其同事提出的。接下來，在以下幾項進(jìn)展的推動下，光學(xué)測年開始被全世界的實驗室采用:單片再生劑量（single-aliquot regenerative-dose，SAR）法的出現(xiàn)（該方法對單個或部分礦物顆粒分別進(jìn)行重復(fù)的光釋光測量，從而得出單個沉積物樣品埋藏劑量的多個獨立估算值）；光釋光數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法的運用；高亮度LED與緊湊型固態(tài)激光器相結(jié)合來激發(fā)石英、長石顆粒光信號的專業(yè)自動化儀器。 {4UlJ,Z.n  
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從地貌動力、氣候變化、土壤發(fā)育，到人類演化與過去幾十萬年的擴(kuò)張，以及更晚的考古發(fā)現(xiàn)，光學(xué)測年的研究成果已經(jīng)解決了跨越多個學(xué)科的諸多問題。例如，光學(xué)測年揭示，早在7萬年前，南非的早期智人就已經(jīng)開始使用象形標(biāo)志、佩戴飾品、并且能夠革新技術(shù)，并在6萬年前擴(kuò)張到整個區(qū)域——這比現(xiàn)代人進(jìn)入歐洲要早了約1.5萬年。光學(xué)測年技術(shù)在證實人類于5萬年前抵達(dá)澳洲的研究中也扮演了關(guān)鍵角色，這項研究還表明最后的“巨獸”（曾在這片大陸上漫步的巨型有袋類動物、爬行動物和不能飛的鳥）在人類踏足后不久便消失殆盡。這些巨獸消失在一個日益干旱的時期，但之前該地區(qū)還經(jīng)歷過很長一段氣候更加干旱的時期。 +.
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方法與設(shè)備上的進(jìn)步繼續(xù)推動著光學(xué)測年的發(fā)展。許多石英顆粒的物理性質(zhì)不宜使用單片再生劑量法。此外，礦物顆粒埋藏前曬退不充分、新老沉積物相互混合也可能導(dǎo)致測年結(jié)果的偏差。礦物顆粒個體是光學(xué)測年的基本單位。利用單片再生劑量法對單個砂級礦物顆粒進(jìn)行測量，便可檢測出上述兩種因素的影響。這種處理降低了測量多個顆粒光釋光信號的不確定性，有助于提高光學(xué)測年的精度。 JTrxh]  
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盡管如此，光學(xué)測年還存在著其他的局限，足夠研究人員忙活一陣子了。一個重要的局限性就是時間跨度。光學(xué)測年的最大年限取決于光敏陷阱能捕獲的最大電子量，以及在環(huán)境溫度下光敏陷阱的長期穩(wěn)定性。光學(xué)測年的應(yīng)用很大程度上限制在過去20萬年內(nèi)。亨特利等人為將光學(xué)測年的年限提高至80萬年做出了不少努力，但大都沒有成功。但是，隨著近期識別石英、長石更長期光學(xué)測年信號技術(shù)的出現(xiàn)，光學(xué)測年有望得到新的發(fā)展。如果這些技術(shù)被證實是精確可靠的，那么光學(xué)測年在早更新世（距今260萬年至80萬年的地質(zhì)時期）地球與人類歷史研究中的應(yīng)用前景將會是一片光明。 \S3C"
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研究者正在繪制完整沉積物與人工制品剖面上礦物顆粒個體光學(xué)年齡的分布圖。相比目前分離樣品、提取顆粒、測量信號的測年方法，獲取空間測年結(jié)果的能力將會是一個不小的進(jìn)步，因為傳統(tǒng)分離樣品式的方法會導(dǎo)致樣品環(huán)境信息的缺失。通過光學(xué)測年獲得的基本信息，將會同地質(zhì)學(xué)其他分支中的單晶測年、生物學(xué)中的單細(xì)胞分析一樣豐富可靠。 A:>G: