電子順磁共振波譜 EPR應(yīng)用丨地質(zhì)測年

近年來，關(guān)于地質(zhì)測年的研究越來越多。在此研究中，EPR技術(shù)逐漸成為實(shí)用性和學(xué)術(shù)價值都較高的應(yīng)用技術(shù)。EPR技術(shù)即電子共振波譜法，是一種可以直接檢測含有未成對電子物質(zhì)的手段。它可以測幾百年至幾百萬年的地質(zhì)年齡，目前我國已經(jīng)應(yīng)用EPR技術(shù)測定了大慶、大港等多處油區(qū)相關(guān)的地質(zhì)年齡。

現(xiàn)在使用較多的地質(zhì)測年方法是熱釋光法，也稱TL法。EPR技術(shù)在地質(zhì)測年方面的應(yīng)用原理與TL法相似，都是以輻照損傷的累積為基礎(chǔ)來進(jìn)行檢測。很大程度上，EPR技術(shù)可以代替TL方法來進(jìn)行檢測累積的輻照劑量，從而推算地質(zhì)年齡。EPR在地質(zhì)方面除了可以測定地質(zhì)年齡，還可以在場參數(shù)和局部對稱性研究、礦物的染色機(jī)理研究、以及礦物化學(xué)鍵性質(zhì)的研究上發(fā)揮重要的作用。例如通過EPR方法已經(jīng)成功測定過鐘乳石（如下圖）和石筍等巖洞沉積物的年齡和生長速度，對第四紀(jì)的地層、人類發(fā)展歷程等方面研究有著較大的幫助。

日本秋吉天然石灰?guī)r(a)與溶洞鐘乳石(b)EPR波譜比較

 

 

鐘乳石的EPR強(qiáng)度與人工輻射劑量關(guān)系

 

 相比熱釋光法，EPR技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)：

（1） 測年范圍廣至幾百到幾百萬年，幾乎全部覆蓋了第四紀(jì)地質(zhì)年代，有很重要的研究意義。

（2） 測定對象廣泛，無論是洞穴的沉積物還是軟體動物的貝殼、珊瑚，亦或是人體骨骼和牙齒化石，都可以進(jìn)行測試。

（3） 測試的樣品前處理方法簡便， EPR對于樣品狀態(tài)并不苛刻，不需要像TL方法一樣研磨至微米級或者添加保護(hù)氣，只需要簡單處理成可以放入樣品管的狀態(tài)即可。

（4） 測試的過程簡便，樣品預(yù)處理和物理儀器操作上相對簡單。。

（5） 測試的可重復(fù)性強(qiáng)，對樣品不會造成破壞，可以反復(fù)測試。

  在地質(zhì)研究中，天然輻照劑量大多被看作“考古學(xué)年齡”，EPR最早應(yīng)用在地質(zhì)研究中是以鐘乳石和石灰?guī)r作為研究目標(biāo)，后在動物以及人骨化石的研究中進(jìn)一步得到了應(yīng)用。例如在北京周口店猿人遺址發(fā)掘的馬臼齒，通過EPR技術(shù)可以精確的測定到牙齒中礦物成分的輻照缺陷，從而推算其年齡。

周口店馬臼齒EPR譜圖

 

目前EPR技術(shù)在地質(zhì)研究方面已經(jīng)逐步成為重要的手段，而且EPR的應(yīng)用方面也不僅限于此。由于其在自由基和過渡金屬離子、反應(yīng)動力學(xué)以及材料性質(zhì)等研究中都起到的重要作用，使EPR技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用的發(fā)展。

EPR是檢測和研究含有未成對電子的順磁性物質(zhì)的一種波譜學(xué)技術(shù)。由于這種技術(shù)可以直接檢測顆粒物或液相中的未成對電子，通過對順磁譜圖的分析，以此得到物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和狀態(tài)等信息，可用于定性和定量分析。我司代理的德國布魯克EPR產(chǎn)品（EMXnano、ESR5000）可以提供各種檢測、試用。該儀器有著高靈敏性、高穩(wěn)定性、操作簡便及檢測高效的優(yōu)點(diǎn)，歡迎大家咨詢！電話：021-37827858 或13818273779。

 

參考文獻(xiàn)：蔡鴻慶，1985，電子順磁共振(EPR)及其在地質(zhì)年齡測定中的應(yīng)用。地質(zhì)論評，第31卷，第2期。