电子顺磁共振波谱 EPR应用丨地质测年

近年来，关于地质测年的研究越来越多。在此研究中，EPR技术逐渐成为实用性和学术价值都较高的应用技术。EPR技术即电子共振波谱法，是一种可以直接检测含有未成对电子物质的手段。它可以测几百年至几百万年的地质年龄，目前我国已经应用EPR技术测定了大庆、大港等多处油区相关的地质年龄。

现在使用较多的地质测年方法是热释光法，也称TL法。EPR技术在地质测年方面的应用原理与TL法相似，都是以辐照损伤的累积为基础来进行检测。很大程度上，EPR技术可以代替TL方法来进行检测累积的辐照剂量，从而推算地质年龄。EPR在地质方面除了可以测定地质年龄，还可以在场参数和局部对称性研究、矿物的染色机理研究、以及矿物化学键性质的研究上发挥重要的作用。例如通过EPR方法已经成功测定过钟乳石（如下图）和石笋等岩洞沉积物的年龄和生长速度，对第四纪的地层、人类发展历程等方面研究有着较大的帮助。

日本秋吉天然石灰岩(a)与溶洞钟乳石(b)EPR波谱比较

 

 

钟乳石的EPR强度与人工辐射剂量关系

 

 相比热释光法，EPR技术具有很多优点：

（1） 测年范围广至几百到几百万年，几乎全部覆盖了第四纪地质年代，有很重要的研究意义。

（2） 测定对象广泛，无论是洞穴的沉积物还是软体动物的贝壳、珊瑚，亦或是人体骨骼和牙齿化石，都可以进行测试。

（3） 测试的样品前处理方法简便， EPR对于样品状态并不苛刻，不需要像TL方法一样研磨至微米级或者添加保护气，只需要简单处理成可以放入样品管的状态即可。

（4） 测试的过程简便，样品预处理和物理仪器操作上相对简单。。

（5） 测试的可重复性强，对样品不会造成破坏，可以反复测试。

  在地质研究中，天然辐照剂量大多被看作“考古学年龄”，EPR最早应用在地质研究中是以钟乳石和石灰岩作为研究目标，后在动物以及人骨化石的研究中进一步得到了应用。例如在北京周口店猿人遗址发掘的马臼齿，通过EPR技术可以精确的测定到牙齿中矿物成分的辐照缺陷，从而推算其年龄。

周口店马臼齿EPR谱图

 

目前EPR技术在地质研究方面已经逐步成为重要的手段，而且EPR的应用方面也不仅限于此。由于其在自由基和过渡金属离子、反应动力学以及材料性质等研究中都起到的重要作用，使EPR技术得到了广泛的应用的发展。

EPR是检测和研究含有未成对电子的顺磁性物质的一种波谱学技术。由于这种技术可以直接检测颗粒物或液相中的未成对电子，通过对顺磁谱图的分析，以此得到物质的分子结构和状态等信息，可用于定性和定量分析。我司代理的德国布鲁克EPR产品（EMXnano、ESR5000）可以提供各种检测、试用。该仪器有着高灵敏性、高稳定性、操作简便及检测高效的优点，欢迎大家咨询！电话：021-37827858 或13818273779。

 

参考文献：蔡鸿庆，1985，电子顺磁共振(EPR)及其在地质年龄测定中的应用。地质论评，第31卷，第2期。