原地宇宙成因核素(TCN)測年靶標制備
——以第四紀冰川研究中的應用為例

趙井東，劉瑞連，2，王濰誠，董子娟，邱錦坤，張亞男，羅崇文

（1.中國科學院 西北生態環境資源研究院冰凍圈科學國家重點實驗室，甘肅蘭州 730000；2.中國科學院大學，北京 100049；3.蘭州大學 資源環境學院西部環境教育部重點實驗室，甘肅蘭州 730000）

0 引言

精準測年是地學的基本研究內容之一，也是可靠年代學框架建立和古氣候環境重建的關鍵。隨著科學技術的發展，應用于地學研究的測年方法已達數十種，成功地將地學由“指標為王”的研究階段提升至“年代為王”的新的研究階段。多數測年方法是基于放射性核素衰變規律或其結果發展起來的，原地宇宙成因核素（terrestrialinsitucosmogenic nuclides，TCN）測年技術即為其中一員。宇宙成因核素是源自銀河系和比例極低的河外星系的高能射線（粒子）以及來自太陽的能量較低射線（粒子）轟擊大氣或地表的靶元素產生的。高能射線在突破地球磁場屏障后首先與厚厚大氣層中的靶元素發生核反應生成大氣成因核素。如大家熟知的14C即為大氣成因核素，也是放射性元素測年技術中最早得以發展與應用的核素［1］。到達地表的主要為次生宇宙射線和極少量的初級宇宙射線，這些射線與地表巖石礦物中的靶元素發生核反應生成TCNs［2-3］。

自20世紀80年代以來，伴隨著高能加速器質譜的發展及其分析精度的提高，產率很低的TCN測年技術得以快速發展，并在諸多研究領域得到了應用。TCN測年技術對地學的發展也起到了革命性的推動作用，經過30余年的發展與應用，成功地解決了地學研究中一些關鍵性的年代學問題以及精準年代學框架建立的難題。因TCN測年靶標制備多使用化學成分單一、穩定且抗風化能力強的石英，廣泛存在于三大類巖石中的石英礦物可從根本上解決測試材料難以找尋的問題；TCN有效測年范圍從幾十年至近千萬年［4-5］，涵蓋了整個第四紀；較為一致的實驗室測試標準以及可適用于全球的產率計算模式使得基于TCN測年技術建立起來的年代學框架具有區域乃至全球的可比對性［4，6］。

年輕且構造活躍的青藏高原是全球氣候變化的驅動機與放大器［7］，發育于青藏高原的現代冰川與保存在各大山系的豐富冰川遺跡既是寒冷氣候產物，也是高原隆升與冰期氣候耦合的結果［8-9］。保存在冰川地形中的各種古氣候環境信息是重建青藏高原第四紀冰凍圈時空演化的關鍵。年代測定的精細化、古冰川的模擬重建、氣候事件驅動機制的探討等將是現階段第四紀冰川研究的重點［10-12］。其中精細化的TCN測年結果為檢測短時間尺度冰進事件提供了可能，如不丹喜馬拉雅山北坡全新世的冰川波動與北大西洋冷事件，初步確定它們通過西風環流建立了聯系［12］。這些新的進展凸顯了TCN測年技術旺盛的需求與優勢。

TCN測年可分為測定靶標制備、AMS（accelerator mass spectrometry）測量及數據分析等步驟組成。歐美科學家在CRONUS-Earth Project與CRONUSEU項目的資助下，通過十多年的努力，在宇宙成因核素的半衰期修訂、產率的校核、測試精度提高等方面均取得了新進展［13］。在該測年技術日臻完善的當下，繁瑣耗時的測年靶標制備及質量控制尤顯關鍵，它不僅影響到所測目標核素的比率，而且影響到最終可靠年代學框架的建立。此處以TCN放射性核素10Be與26Al在第四紀冰川研究中的應用為例，結合冰川地貌的分布特征，將從樣品采集、石英提純、擬測核素的分離提取及測年靶標壓制等展開論述。本文不僅可以促進TCN測年技術在第四紀冰川研究中的應用，也可為初涉第四紀冰川研究和地學其他領域的學者提供理論指導與參考。

1 冰川地貌分布及特征

冰川是高寒地區塑造地表形態最積極、最重要的外營力之一。冰川區大量清晰且形態獨特的冰川侵蝕與沉積地形包含有重要的古氣候環境變化信息，這些信息不僅是恢復古冰川作用的基礎，也是重建古冰凍圈時空演化的關鍵。冰川地形直接地記錄了古冰川的變化，其所包含的古氣候環境信息是其他載體無法獲取與實現的，它的不可替代性使其成為古氣候環境重建的重要依據，也是率定模型輸入參數與檢測模型模擬結果的重要參考。

以山地冰川為例，平衡線高度（equilibrium-line altitude，ELA）之上為積累區，其下為消融區。冰川運動將積累區的物質不斷輸向消融區以維系其動態平衡。在此過程中，冰川通過侵蝕、搬運與沉積來塑造地表形態。冰川退縮或消失后，具有垂直地帶性分布規律的冰川地貌可清晰地呈現出來（圖1）。古ELA之上以角峰、刃脊等冰蝕地貌為主。古ELA附近有成群分布的冰斗。古ELA以下以冰磧地形為主，同時也發育有冰蝕地形。冰蝕地形包括U形谷、羊背巖（鯨背巖）、冰（巖）盆與冰（巖）坎等。冰磧地形有分布在冰川谷兩側，上達古ELA，下接終磧壟的側磧壟；分布在古冰川末端，高度從數米至超百米的終磧壟；分布在兩條古冰川之間或交匯處的中磧壟；散布在冰床上的底磧；分布在地勢和緩山谷或山麓帶的冰磧丘陵等。大面積的基巖磨光面在積累區與消融區均可發育。冰磧地形外圍則是冰水沉積所成的冰水臺地、冰水扇、冰水平原等。

圖1 山岳冰川消退后的地貌形態素描圖（據文獻［14］，鄭本興改繪）Fig.1 A drawing of glacial landformsafter deglaciation（Modified from Reference［14］by Zheng Benxing）

在第四紀冰期間冰期旋回中，數次冰川作用形成了分布于不同高度的“冰斗階梯”、嵌套的“U”形谷、成序列的冰磧地形及與之對應的冰水沉積，這些地形廣布于全球的高山與高原區［8-9，15-16］。根據地貌地層學原理，可依據它們的分布與接觸關系進行相對冰川作用期次的劃分，進而指導TCN樣品的采集。獲得AMS測試結果后，根據冰川地貌的分布及特征、冰川沉積序列、風化程度與膠結狀況等可進行TCN測試結果偏差分析，如核素繼承或后期暴露等的影響。

2 TCN測年樣品采集

TCN的產率受大氣壓/海拔、地磁緯度及其強度隨時間變化等的控制以及太陽活動的調制。核素濃度受樣品的幾何形態、風化剝蝕、地形遮蔽、積雪厚度與持續時長、土壤和植被覆蓋、采樣深度與沉積速率等諸多因素的影響［1-2］。冰川侵蝕與沉積地形代表性樣品的采集是獲得第四紀冰川可靠測年結果的第一步，應針對這兩種地形采取相應的樣品采集策略，將年齡高估與低估的影響降至最小。第四紀冰川研究中多采用10Be單一核素進行年齡測定［17］，也有采用10Be與26Al雙核素法進行測年結果的交叉檢測或評估后期埋藏/剝蝕等的影響［18］。

2.1 冰川侵蝕地形的TCN暴露年齡樣品采集

山地冰川地貌組合為TCN測年樣品的采集提供了參考（圖1）。冰蝕地形具有不形變、不翻滾、幾何形態穩定等特性。可在角峰、刃脊、冰斗（階梯）、（嵌套）U形谷、羊背巖（鯨背巖）、巖（冰）盆與巖（冰）坎、基巖磨光面等冰蝕地形的適當部位采集TCN暴露測年樣品［圖2（a）］。在實踐中，冰斗斗口的巖坎、羊背石的迎冰面、U形谷中突顯的巖坎等則是優選位置。在這些地貌部位通常發育有磨光面，說明基巖表面一定厚度的巖層已被冰川磨蝕掉，理論上滿足巖面暴露時TCN濃度為零的假設前提，測年結果應為冰川消退至今的暴露年齡。但在實際應用中，冰蝕基巖表層究竟被磨蝕掉多厚、有無核素繼承、是否存在復雜的暴露埋藏史等問題存在爭議［19-22］。我國秦嶺主峰太白山地區三爺海與二爺海基巖巖坎的10Be暴露測年的成功報道［23］似乎表明該地區的基巖表層被冰川磨蝕達到了核素濃度為零的測年要求。已有的研究表明，針對冰蝕地形的TCN測年研究需要具體情況具體分析，不可一概而論。

圖2 冰川地形樣品采集Fig.2 Glacial landform and sampling，roche moutonnées of the Pamir Plateau（a）and erratic of the West Kunlun（b）

冰蝕地形TCN暴露測年樣品采集需考慮周邊的環境，特別是松散沉積物（土壤）和植被覆蓋等的潛在影響。可根據地貌關系研判冰蝕地形的相對年齡，再結合巖性、石英含量以及采樣點TCN產率來采樣。一般選取保留有磨光面、暴露較好且較為平坦處采集，厚度控制在3 cm內。考慮后期室內粉碎篩選樣品的耗損，小冰期以及新近冰川退縮暴露的冰蝕地形采樣1.5～2.0 kg；相對年齡較老的冰蝕地形采樣量1.0～1.5 kg。

2.2 冰川沉積地形的TCN暴露年齡樣品采集

冰川沉積包括由冰川直接沉積而成的冰磧，冰川與冰川融水共同作用形成的冰川接觸沉積，冰川融水徑流形成的冰水沉積和接近冰川的水體中形成的冰湖（或海）沉積［24］。被冰川裹挾搬運并最終沉積下來的物質由冰川侵蝕冰床的巖屑、谷坡滾落的寒凍風化巖屑、冰進前谷地里各種類型的沉積物以及大氣降塵等組成。故冰川沉積地形具有易形變、易翻滾、幾何形態不穩、易被后期外營力侵蝕搬運等不穩定特性。冰川沉積物的組成及其不穩定特性致使野外采集的樣品可能存在前期暴露和后期剝蝕出露兩種情況［25］，即TCN繼承致使測得的暴露年齡比實際年齡偏老與剝蝕暴露翻滾形變導致測得的年齡比真實年齡偏年輕，進而導致同一期次的冰川沉積年齡的離散問題。冰川沉積暴露年代學樣品采集應盡可能將地質地貌過程對年齡偏差的潛在影響降至最小。

對照地形圖與遙感影像，新近冰川退縮印記外圍小冰期所成的1～3道冰磧壟較易判別，在壟脊相對穩定的部位選取帶有冰川磨光面或較為平整，尺寸較大的漂礫即可采樣。年代久遠的冰磧地形多已穩定，應在側磧壟、終磧壟、中磧壟等壟脊相對較寬處選取底部穩定、尺寸較大、無劈裂、無明顯風化或風化較弱的漂礫進行采樣［圖2（b）］。較老冰磧壟上的漂礫，后期剝露遠比核素繼承對測年結果影響大［25］。樣品出露高度與年代數據集中度統計分析業已表明，出露高的樣品組數據比矮的更集中［26］。另外，出露高的漂礫一般穩定且尺寸也較大，樣品采集時盡量選取出露高度1.5 m左右的漂礫，盡量避免采集出露高度小于0.5 m的。在地形和緩開闊的山麓帶或展寬山谷中的冰磧丘陵上采樣需慎重。如塔吉克斯坦境內帕米爾山區冰磧丘陵樣品的10Be測年結果非常分散，年齡差數萬年，但同期次側磧壟的年齡相對集中［27］；地中海東部土耳其境內Tauride山脈中部冰磧丘陵的36Cl測年結果再次證實了該現象［28］。冰磧丘陵測試年齡分散可能是被厚層表磧覆蓋的死冰在長期緩慢消融過程中物質的自然分流再聚集造成漂礫翻滾、傾斜等所致。因此，在冰磧丘陵與同期次側磧壟共存的情況下，應采集相對穩定的側磧壟樣品。為探究被厚層表磧覆蓋的死冰的消融歷史，冰磧丘陵何時達到穩定則可以采集冰磧丘陵的TCN樣品展開研究。散布在山谷中，無法進行冰川波動期次劃分的底磧一般不作為樣品的采集目標。

冰水沉積具有一定的分選性、成層性，組成物質的粒徑較小，但也可采集TCN年代學樣品。此外，與冰磧地形相比較，冰水沉積相對穩定。冰水沉積與冰磧地形呈對應關系，暴露其上的礫石年齡應與冰川作用時間一致。基于剖面樣品的TCN濃度變化擬合曲線與表層礫石的暴露年齡/TCN濃度，Darvill等［29］獲得了南美洲巴塔哥尼亞最南端海洋氧同位素階段（marine oxygen isotope stage，MIS）3廣泛冰川作用的年代學證據。該研究啟發我們：結合冰水沉積剖面TCN濃度變化曲線、表層礫石的暴露年齡與冰水沉積地形的剝蝕模式可獲得冰水沉積地形的最終沉積年齡，進而獲得冰川作用的年代。

2.3 冰川沉積的TCN埋藏年齡樣品采集

TCN測年技術不僅可測冰川侵蝕與沉積地形的暴露年齡，亦可測冰川沉積的埋藏年齡［30］。暴露年齡可由10Be單一核素或10Be與26Al雙核素進行測定，但埋藏年齡必須依據10Be與26Al的衰變規律，應用10Be與26Al雙核素法。埋藏年齡有效測定范圍為0.3～5.0 Ma，小于或者超過這個范圍的年代可作為上限或下限約束參考年齡。埋藏測年要求沉積物被快速埋藏且深度足以屏蔽后期核素的生成。此外，考慮到高能粒子核散裂反應、熱中子捕獲以及μ介子誘發的核衰變反應等均可產生TCNs［2］，故埋藏年齡樣品采集有埋深要求。對于簡單埋藏測年，樣品上覆沉積物厚度通常要求10 m以上，等時線法可通過測量一組同期埋藏樣品的核素濃度從而扣除后期生成核素，因此降低了樣品的埋深要求，通常埋深大于5 m即可。需要指出的是，埋藏測年的前提與暴露測年的正好相反，它需要樣品在被埋藏時積累足以維持后期衰變所需的核素，還要求樣品沒有經歷復雜的暴露埋藏歷史。冰川沉積理論上為快速堆積物且厚度也能符合埋深要求，如Balco等［30］利用冰磧埋藏的古土壤里提取的石英進行了26Al和10Be的年齡測定，進而獲得了冰川沉積的約束年代。古冰川區新近工程建設開挖出露的新鮮剖面是較為理想的樣品采集點，選取裹挾有古土壤或河流等其他沉積的冰川沉積剖面即可采樣。為了確保樣品是同時所成，采集厚度應在0.5 m內，水平范圍在1 m內。

采樣數量受樣品的可得性、地貌的新老關系、經費支持力度等諸多因素的影響，在數量上沒有嚴格規定。Owen課題組在細化青藏高原及周邊山地第四紀冰川演化時，將冰川波動階段劃分的限定條件定為不少于3個較為一致的測年結果［31-33］。以此為參考，同時為了檢測定年結果的一致性與剔除因核素繼承或后期剝蝕出露等的異常值，同一期次的冰蝕、冰磧與冰水地形的TCN暴露年代學樣品較為適中的采集數量為5～7個。埋藏測年樣品的采集量與暴露測年樣品的相反，較年輕的地層每個樣品采集量1 kg左右，較老地層的每個樣品采集約1.5 kg。簡單埋藏測年在同一層位采集1～2個樣品即可；等時線埋藏測年法理論上至少需要采集樣品3～5個。在實際應用中，一條等時線往往需要測定多個樣品［34-36］，去除沒有獲得純度合格的石英樣品外，采集的數量要大于實測的樣品個數。故在確定使用等時線埋藏測年技術測定剖面中關鍵層位或沉積物時，為了確保有足夠核素濃度的不同樣品，一條等時線的樣品采集個數在10～15個為宜。

3 樣品的石英提取

無論是暴露年齡（10Be單一核素或10Be與26Al雙核素）還是埋藏年齡（10Be與26Al雙核素）的測定靶標制備均需較純的石英。利用石英與其他礦物的物理性質（如比重、磁性等）與化學性質（如與HF反應快慢等）差異，經過一系列較復雜的物理與化學過程可從樣品中提取較純石英。國內外實驗室的石英提取多是在Kohl等［37］于1992年提出的流程基礎上改進的，通常包括樣品粉碎篩選、H2O2與HCl/HNO3浸泡、磁選、HF/HNO3不同濃度混合溶液刻蝕與重液分選、ICP-MS或ICP-AES/OES檢測等（圖3）。具體如下。

圖3 樣品的石英提純實驗流程圖（據參考文獻［37］簡化）Fig.3 Experimental flow chart of quartz extraction and purification（Simplified from Reference［37］）

（1）粉碎篩選。樣品可采用機器（如顎式粉碎機、圓盤式粉碎機等）或純人工粉碎。機器粉碎省時省力，但粉碎過程需不斷調節粉碎機鉗口的間距，換樣品時需對機器進行徹底清洗，要求操作人員熟悉機器的性能且有一定的操作經驗。對于初學者而言，一旦操作不當將導致樣品損耗較多或污染。人工粉碎耗時費力，但可以控制研磨的力度與速度，減少樣品的耗損，這對鉆孔等量少且珍貴的樣品尤為重要。人工粉碎一個樣品一套篩子，可有效防止樣品的污染。樣品的類型、巖性以及顆粒大小等影響石英的提取。顆粒較大難以有效去除樣品中潛在的包裹體；顆粒細小，HF/HNO3刻蝕與清洗過程中耗損較大，重液分選時分層也很緩慢。國內外實驗室多篩取粒徑250～500μm的顆粒（歐洲有些實驗室將粒徑增至750μm），100～250μm粒徑的作為備用樣品。

（2）H2O2與HCl/HNO3浸泡。H2O2浸泡目的是去除附著在樣品表面的有機物質，有苔蘚或地衣著生痕跡的樣品可延長浸泡時間。用純水沖凈后再進行HCl/HNO3浸泡，其間進行多次攪拌并加熱，熱的HCl/HNO3溶液既可加快樣品中碳酸鹽的去除，也可加速附著在石英表面大氣成因10Be的去除和溶解一部分雜質礦物。待反應完全，用純水清洗至中性后放入烘箱。烘箱中盡量避免樣品上下多層擺放，以免燒杯外壁顆粒掉落造成樣品間的交叉污染。

（3）磁選。利用石英為抗磁性礦物，樣品中部分礦物為順磁性（如云母、角閃石等）或鐵磁性（如磁鐵礦、磁赤鐵礦等）的特性差異，通過磁選可以去除樣品中的部分雜質礦物。在操作中，為避免強磁性礦物堵塞磁選儀的滑道或磁選槽造成樣品的損失或返工，可先用磁鐵人工去除磁性強的鐵磁性礦物。隨后調節磁選儀（如LB-1型磁欄式磁選儀）的磁選電流進行2～3次分選，可有效去除全部鐵磁性礦物與大部分順磁性礦物。

（4）HF/HNO3刻蝕與重液分選。對于富含石英、長石、云母等硅酸鹽礦物的樣品，可利用不同礦物與HF反應快慢來處理。樣品稱量后加入濃度3%～5%的HF/HNO3混合酸液放在烤腸機上滾動加熱24 h（烤腸機溫度控制在60oC左右）。倒出廢液，用純水洗至中性并用超聲波清洗數次去除顆粒表面沉淀的氟化物。當混合酸液不再渾濁即可清洗烘干進行重液分離，之后用濃度低（1%～2%）的HF/HNO3混合酸液再刻蝕數次直至獲得較純的石英。此外，對于長石或云母含量較高的花崗巖等樣品也可利用美國普度大學探究推廣的浮選法。即在配制好可使長石、云母處于疏水狀態而石英處于親水狀態的溶液中加入已使用5%的HF/HNO3混合酸液浸泡數分鐘后的樣品，滴入3～5滴松樹油或者桉樹油，往去離子水中加入約3 mL冰醋酸和月桂胺的混合液并用氣液混合泵將CO2打入去離子水中，使長石和云母漂浮在溶液表面，石英沉于底部從而達到礦物分離的目的。該方法可在數分鐘內去除95%以上的長石，極大提高了石英的純化效率。此后可進入前一方法的后續實驗直至獲得較純的石英。重液分離放在混合酸液處理過程中，一是減少需重液分離的樣品量，且有利于石英與其他輕重礦物的快速分層；二是減少重液的使用量，降低重液的損耗。

（5）樣品Al含量檢測。在地殼中排序第三的Al存在于種類眾多的硅鋁酸鹽中。長石是Al含量較高的一類礦物，而純石英中不含Al。因此，可通過ICP-MS或ICP-AES/OES測定Al含量來評估提取石英的純度。同時也可基于測定的Fe、K、Ca、Na、Mg等元素的含量來調整后續的樣品處理流程。對于制備10Be單一核素的測年靶標，提取石英的Al含量≤200μg·g-1就達到了后續實驗的純度要求；對于制備10Be與26Al雙核素測年靶標，則需根據靶標測定實驗室的要求進行準備。如美國Purdue大學PRIME實驗室，石英中Al含量與10Be單一核素靶標的要求一致，200μg·g-1以內即可。有的實驗室要求提取石英中Al含量≤100μg·g-1。如果石英中Al含量高于200μg·g-1，則需要重復實驗流程（4）與（5），直至含量達標（也有失敗的可能）。

以上石英的提取流程可根據樣品種類（石英巖、花崗巖、沉積巖等）、雜質的多少、選用顆粒的大小、包裹體的有無等進行適當調整。如果樣品中含有難以去除的白云母，可通過增大磁選電流、增加浮選與清洗次數、微調重液密度等去除。

4 測年靶標制備

達標樣品即可進入化學溶解，10Be和26Al核素分離提取的實驗流程。因大氣成因10Be產率遠高于地表礦物中原生的，附著有10Be的大氣微粒落入樣品將對測試結果產生較大影響，特別是10Be濃度很低的年輕暴露樣品或年老埋藏樣品，故該實驗流程需在超凈實驗室中完成。通常包括樣品稱量、消解、趕氟、過陰陽離子交換樹脂、Be（OH）2和Al（OH）3膠體沉淀、膠體高溫分解與靶標壓制等（圖4）。具體如下。

圖4 TCN測年靶標制備實驗流程（根據參考文獻［38］簡化所得）Fig.4 Experimental flow chart of TCN dating targets preparation（Simplified from Reference［38］）

（1）樣品稱量、消解與趕氟。樣品取用量決定于其年齡或地質地貌過程。年輕的暴露樣品、時間久遠的埋藏樣品、快速侵蝕的樣品等TCN濃度都較低，樣品的使用量也較多。如地貌上判斷為疑似16世紀以來冷期冰進所成的小冰期冰川地形的樣品，需要至少50 g較純石英（100 g較為理想）。較老的暴露年齡樣品取用20～40 g即可。埋藏久遠的樣品稱取量不少于50 g，稍年輕的埋藏樣品可減少稱取量。對于10Be單一核素測年靶標，需要加入已知濃度的9Be載體；對于10Be與26Al雙核素測年靶標，還需額外加入扣除樣品Al含量后不足的已知濃度的27Al載體。實驗室10Be與26Al的背景值既是評估超凈環境的重要指標、也是判斷純水與化學試劑純度等的重要參考，還是計算測試結果的重要數據之一。可根據實際需求進行空白靶標的設置，通常一批次（4～6個）樣品放置一個空白靶樣。

向稱量的Teflon燒杯中加入能完全溶解樣品的濃HF和少量的濃HNO3（跟隨實驗流程的空白樣加入同量酸液），蓋上杯蓋加熱直至樣品完全溶解。對于10Be與26Al雙核素樣品，需要從全液中取出少許，經處理后以備測加入載體后全樣的Al含量（這是最終年齡計算重要的數據之一）。去除杯蓋蒸干，隨后分三次加入一定毫升數的HClO4、HNO3與超純水進行蒸發趕氟。

（2）過陰陽離子交換樹脂。此實驗步驟的目的是用陰陽離子交換樹脂吸附B、Mg、Fe、Ti等元素，再使用不同濃度的HCl溶液沖洗樹脂柱，分離提取Be和Al，沖洗掉吸附在離子交換樹脂柱上的其他元素。此處以大容量（20 mL）陰陽離子交換柱為例，將渦旋離心過的樣品溶液轉移至已備好的陰離子交換樹脂柱中，排空后再加入一定量與樣品溶液濃度相同的HCl溶液直至Be和Al元素均從陰離子交換樹脂柱沖洗到Teflon燒杯中。所得溶液蒸干后，用標定濃度的HCl溶液沖洗至離心管中，渦旋離心后轉移至已備好的陽離子交換樹脂柱中，排空后用不同濃度的HCl溶液分離提取Be和Al。使用過后的陰陽離子交換樹脂柱可通過一定的流程予以復原備用。

（3）Be（OH）2和Al（OH）3的化學沉淀。Be和Al均為兩性元素，以離子形式可分別存在于強酸或強堿溶液中，在pH值8～9的弱堿性環境下將以Be（OH）2和Al（OH）3膠體形式析出。將從陽離子交換樹脂柱上洗脫下來的含有Be和Al的溶液蒸干，用標定濃度的HCl溶液沖洗轉至離心管中，向離心管中加入氨水，調節pH值使Be（OH）2和Al（OH）3膠體析出。渦旋離心后倒掉上層清液，加入純凈水再渦旋離心清洗膠體中的無機鹽3次即可。

（4）膠體高溫分解與靶標壓制。將Be（OH）2和Al（OH）3膠體轉至石英坩堝里加熱蒸干（此處也可以向膠體中加入高純度的HNO3溶解膠體后再將溶液轉至石英坩堝里蒸干）。隨后將已蒸干的膠體放置馬弗爐中高溫分解。在獲得的BeO和Al2O3中混入一定比例的Nb粉壓入AMS測量指定規格的靶托里，即完成了測年靶標的制備。

在樣品化學溶解，10Be和26Al分離提取的實驗流程中，有許多操作細節可提高測年靶標的制備質量。如10Be的同質異位素10B，若10B含量過高會導致10Be核素AMS測量出現問題，因此，B元素的有效去除直接影響AMS的測量結果。研究表明，紙張中的B含量達到可探測的濃度［38］，實驗中盡量避免使用紙張擦拭盛放樣品或溶液的容器，超凈間最好能做到無紙化。該實驗流程是在超凈實驗室中進行的，附著有大氣成因的10Be和26Al微粒仍有落入樣品的可能，做到該流程的無縫銜接，減少無效等待時間也可提高靶標的質量。

跟隨測年靶標制備流程的空白靶樣的10Be/9Be與26Al/27Al測試值既是評估超凈實驗室背景值的重要指標，也是樣品最終年齡計算的重要數據之一。該實驗流程的質量控制對年輕的暴露測年樣品與埋藏久遠的沉積樣品尤為重要。目前，跟隨整個實驗流程的空白靶樣10Be/9Be與26Al/27Al的比值的量級分別為10-15～10-16與10-15。對于10Be與26Al雙核素測年靶標，另一個重要計算數據是樣品中的Al含量，該數據的精準測定是10Be與26Al雙核素測年成功的關鍵之一。

5 結論與展望

TCN測年技術既可測定冰川地形的暴露年齡亦可測定冰川沉積的埋藏年齡，其特有的優勢與近些年呈指數增長的論文刊發量已充分說明了該測年技術對第四紀冰川研究的革命性推動作用。隨著TCN測年數據的持續增加，這也使得全球范圍內探討冰川作用的同步性與異時性成為可能，冰川作用階段的精細化可使全球與區域氣候事件驅動機制的探討得以深入。

代表性樣品的采集是TCN測年靶標制備的首要條件。樣品選取目前還沒有較為統一的規范，即便是核素繼承對測年結果的影響大還是后期剝蝕暴露影響大還存在爭議。基于已有的文獻研讀以及冰川地貌的野外考察判別，年輕的暴露年代學樣品需在新鮮且有磨光面的冰蝕與冰磧地形上采集；已趨穩定的冰磧壟樣品應該在遠離山脊陡坡，相對較寬的壟脊處選取無明顯風化剝蝕的漂礫采集。對于冰川沉積埋藏年代學樣品，其有效測年范圍為0.3～5.0 Ma，在確保埋深的前提上還得預判其地質年齡，以便獲得可用的年齡。對于暴露測年的年輕冰川地形與埋藏測年的年老冰川沉積需采集充足的樣品量。

青藏高原及周邊山地地域廣闊、東西南北空間跨度巨大、自然要素組合多樣化。不同區域的隆升/抬升歷史不盡相同、溫度降水等組合造成地表剝蝕速率更是差異巨大，TCN區域產率的精確獲得與校準等研究亟待展開，這對TCN測年技術在青藏高原及周邊山地的第四紀冰川研究中的應用既是機遇，更是挑戰。

謹以此文，紀念李吉均先生！

致謝：美國普渡大學的羅蘭博士審閱了整個稿件并對石英提純浮選與埋藏樣品的等時線測定技術等相關內容進行了修訂；中國科學院地球環境研究所的周杰博士審閱了全文，在此一并感謝。