|
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.
|