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基岩铀系不平衡程度及其对“粉碎时间”计算的影响

6、海洋地球科学 > 专题5：从流域到深海：沉积物的产生，搬运和埋藏

利用铀系不平衡原理计算陆源碎屑颗粒的“粉碎年龄”（又译作“破碎年龄”），近年来被广泛应用于解决第四纪以来各种地表过程的时间和速率问题。该方法自提出以来经众多学者不断的完善和发展，已经取得了长足的进步并得到广泛认可。但不可否认，该理论的几个假设还未得到很好的验证。例如，该方法假设各种碎屑物质在未发生风化破碎前，即在其母岩状态，应该处于久期平衡状态（234U/238U = 1）。该假设直接决定了“粉碎年龄”定义的时间起点，同时也影响到“粉碎年龄”计算的误差。尽管早期研究在世界各地冰筏碎屑沉积物中已经验证了该假设，但对于广阔的大陆区域，尤其是地表分布广泛的沉积岩区，证据还比较匮乏。已有陆续报道显示在澳大利亚南部花岗岩或沉积岩基岩中，发现了铀系不平衡的现象。该现象产生的原因，以及对未来粉碎年龄计算产生的影响，值得进一步思考和评估。
本文调查了台湾中部浊水溪流域上游基岩的234U/238U比值，结果显示基岩处于铀系不平衡的情况相当普遍。据此，我们在早期工作的基础上，结合流域实际基岩234U/238U比值，重新计算了浊水溪流域沉积物的粉碎年龄。在引入新的初始234U/238U值（A0≠1）情况下，浊水溪流域沉积物的粉碎年龄由之前的10万年左右降低至5万年左右。此外，我们还收集了全球基岩234U/238U数据，统计结果显示大部分地表基岩都处于铀系不平衡的状态。该结果引发了我们对粉碎年龄方法准确性的重新思考，同时以上发现对于解释全球大洋海水中平均234U/238U组成，也具有重要的启示意义。