第二节黄地峒遗址地层地质年代测定（光释光测年） 一、香港地区第四纪陆相地层的地质年代 根据前人的地质工作成果，香港地区的第四纪残坡积层均为更新世至全新世的产物，但对于地层的划分却不尽相同。 第四纪地层具明显的地域性，尤其是在早期，缺乏多重对比划分的概念，各单位、各部门纷纷以自己工作区域为地层组命名。广州地理研究所在深圳地貌建立了珠江口东岸的第四纪地层组，与珠江三角洲有一定的差异（1983年）；中国科学院南海海洋研究所编着的华南沿海第四纪地质把下部沉积称“礼乐组”，上部称“桂洲组”（1976年）；地矿部第二海洋地质大队对珠江口也另有一套第四纪地层划分；香港大学严维枢按上、中、下海相、陆相层划分了香港第四纪地层（1987年）；黎权伟把香港第四纪地层自下而上划分为赤鱲角组、黄岗山组、山下村组、坑口组和全新世坡积、洪积、冲积层（1997年）；香港第四纪地质把香港第四纪陆相地层由下而上分为赤鱲角组和粉岭组（2000年）。 为了便于分析研究，本文以香港第四纪地质对香港地区第四纪地层的划分方法，进行对比研究。 直接覆盖在基岩之上的为赤鱲角组的黄岗山层，OSL年代为距今157，50036，300126，10010，100 a；其上是山下村层，TL年代为距今29，3002，30023，8002，000 a，14C年代为距今33，5753，18616，289831 a；再上是不能分类层和未名坡积层，OSL年代为距今196，1002，600 a；赤鱲角组之上为粉岭组不能分类层，14C年代为距今67，600130520112 a；最上是未名坡积层，热释光年代为距今22，2003001，400200 a。 这一组测年数据，对香港大多数地方的陆相第四纪地层划分有着普遍的指导意义。 二、黄地峒遗址地层光释光测年 黄地峒遗址测年由国内外有水平的教研单位测定，科学性和准确度是不容质疑的，对遗址年代的确定有非常重要的意义。黄地峒遗址至今有四个光释光测年，详见如下： 1.2005年：中山大学核辐射实验室测定。 2.2006年：中国科学院地球环境研究所（西安)测定。 3.2006年：香港大学地球科学系测定。 4.2006年：牛津大学光释光年代实验室（Luminescence Dating laboratory)测定。 第一和第二个测年是由我们在探方T4和T14采样的；第三和第四个测年是由香港特区政府康乐及文化事务署（下称康文署)在已回填的探方T4采样。 （一）野外采样方法 热释光测年与光释光测年的原理基本相同，受热激发的释光称为热释光（Thermo Luminescence，简写为TL)，而受光所激发的释光称为光释光（Optically Stimulated Luminescence，简写为OSL)，相对而言，光释光测年样品对光照射更为灵感。自然光的强度比激光低多了，只要在采样时多加留意，年代准确性是可信的。香港地质研究的土壤年代测定自上世纪九十年代开始已广泛使用光释光和热释光测年。 我们2005年和2006年黄地峒遗址光热释光泥土样本的按自然层位采集的，每层采取一至两个样品，共11个样品，这是目前大多数野外工作者所采用的方法。 样品采集于探方T4和T14的剖面上，在每层的中间部位，横向挖入一个直径约10cm、深约30cm的洞，在避光的条件下（采集时太阳已下山，且用黑色塑料布遮挡欲采样的部位），2005年采样用切去顶盖的“易拉罐”插入土层中，抽取样品，取出后随即用黑色双层塑料袋封口包装。 2006年采样改用不锈钢管采集泥土样本。采样在刚刚清理好的剖面上，选择适当的位置，用50，长约25cm的不锈钢管，水平打入剖面中，为了便于拔出，留25cm在外面。打入土壁后，立即封住外露的一端（即外口)，然后拔出钢管，再封内口。并贴上标签，注明样号、层号和内、外口位置。由于坡积层中含大量岩块，钢管不易全部打入，对于风化强烈的岩石，钢管虽可切断，但石块是不能用于作测试的，样品中含砂量会显不足。因此，每一层泥样需取两筒备用。 （二）取样位置 2005年采样在探方T4进行。地层划分是依据泥土的颜色和土壤质地（即颗粒组成)。香港土壤研究的成果骆永明等2007 香港地区土壤及其环境，北京，科学出版社。，黄地峒遗址的基岩是硅积凝灰岩，遗址泥土为基岩的风化土和坡积土，在香港土壤分类中属于黄色湿润富铁土，呈酸至强酸性。地层剖面特性是砂质壤土、粘壤土、壤土和半风化母质的块状结构。T4和以下的T14探方的地层基本上与上述相同。 T4东北角地表高程10.57m，各层深度自东北角量度。各层取样如下： *第1层，00.18m（L1），样品T4L1，取自0.100.15 m； *第2层，0.180.50m（L2），样品T4L2，取自0.300.40 m； *第3层，0.500.80m（L3），样品T4L3，取自0.650.75 m； *第4层0.801.20m（L4），样品T4L4，取自0.951.05 m； *第5层，1.201.58m（L5），样品T4L5，取自1.201.30 m； *第6层，1.58m以下（L6），凝灰岩全风化层或残积层。凝灰岩中长石类矿物已被淋滤，结构较松散，可以挖掘，受铁质浸染呈黄（略带红）色，局部见铁锰质结核。没有取样。 2006年采样在探方T14进行。T14处位于T3-T4的山坡上方较为平坦处，坡积层堆积较T3-T4薄，地层与T3-T4地层基本一样，只是L5层似缺失，而且L2层也局部缺失，仅西北角处仍有保留，近现代坡积层L1直接覆在L3层之上。 *L1层，由于土层较薄，人为扰动较大，故未取样。 *L2层，灰褐色砂质粘土，在探方西北角深0.200.25m处取样。 *L3层，深灰色含砂粘土，在探方西壁深0.200.25m处取样。 *L4层，相当于T3-T4的第4、第5层，但分层界线不明显，故未细分。此层取了三个样，分别为T14L4（上）、T14L4（中）、T14L4（下），位置为西壁深0.300.35m、0.500.55m、0.700.75m处。 （三）样品预处理和测定 野外采集的样品，杂质较多，粒度不均匀，有很多树根、草根和碎石，而且量也较多，携带运输不甚方便。如果能将杂质剔除，提取光释光测年所需的粗颗粒石英砂（90125m）或细颗粒石英粘粒（411m），可以减少很多麻烦。 2005年为预先处理样品，在工作站专门布置了一间暗室，只安装了一盏低瓦数的红灯，一切操作都是在暗室中、常温下进行。首先将野外采得的样品分取一小部分，捡去碎石和草根，留作含水量测定和微量元素测量。其余样品用水释法分解，在敞口玻璃容器内用清水浸泡土样一段时间，搅拌土样，使之充分分散，将飘浮在水面的草根等撇去；将沉淀在底部的碎石在水中洗刷乾净，所有粘附在其表面的泥沙均要洗落在玻璃容器内，过100目筛后，将粗颗粒剔除；剩下的悬浮液澄清，不断抽去清水；最后所剩的粉砂、粘土在暗室中自然风乾。将风乾后样品分装在黑色的摄影用135菲林盒中，每个样品装2盒，足够光释光测年所需要的用量。 2006年采样正规化，样品钢管外口和内口密封后，从探方带回工作站进行室内处理。工作站设暗室，操作晚上进行，避免门窗有漏光的可能。操作时用挤玻璃胶的工具，将钢管内口部分推出少量泥土，并将它切掉，外口部分推出多一些。这样可以保证芯部样品不受光晒退。切掉的泥土样品作放射性元素、含水量和其它各项测试分析之用。 2006年样品的年剂量计算的铀（U)钍（Tu)分析测定由中国科学院原子能研究所测定。“年剂量”又称环境剂量率，矿物在自然界中所接受的放射性能量主要来自铀、钍和钾等放射性元素和宇宙射线，测定埋藏环境的放射性能量强度，即单位时间内所能产生的释光信号，从而计算出样品每年所接受的环境幅射剂量。通过对样品放射性测量得到各放射性核素的含量，加上宇宙射线的部分贡献，可以计算出样品总的年剂量。 精确和准确的测量“等效剂量”是光释光测年的最关键的一个环节。等效剂量的测量的方法有单片技术和多片技术等。单片测年技术则是建立在光释光对一个测量样品的非破坏性和多次测量的基础上，所有的测量都在一个样片上进行，因而不需要进行归一化，样品在极短时间的光激发所产生的光释光信号与样品中总的光释光信号之比是微不足道的。光释光测年是采用单片再生剂量法进行等效剂量测量。 （四）光释光测年结果 光释光测年方法是将样品的剂量测定平均值（其单位是辐照时间s），乘以人工辐照剂量率换算为平均等效剂量（Gy)。最后，由下式计算出样品的年龄： 其中：t样品的年龄； De等效剂量,即产生相当于样品天然释光信号水平所需的实验室剂量，也称古剂量； Dy年剂量，即各类辐射在晶体中每年所产生的辐射剂量总和。 （五）讨论 1.年代缺失问题 地层接触关系分为连续和不连续两种类型，当上下地层之间没有发生沉积中断，则为连续，称为“地层整合”；反之称为“地层不整合”。不整合是指：不整合面下的地层形成之后和不整合面之上的地层在沉积开始时所经历的沉积中断；下盘遭受某种地质事件，如侵蚀、褶皱、断裂、变质、上升等而形成年代缺失。2005年的测年有“年代缺失”问题，即地层年代不连续。这应从地层不整合去考虑的。 2005年测年结果：T4L3年代为距今6,800年，而T4L4年代为距今35,000和39,000年。从深度来看，埋深75厘米正好在T4L3和L4之间，说明在T4L3和L4两层之间的时间里，可能因地表侵蚀力强大，所以在这两层之间，保存着残留下来的地层堆积。当时我们对于年代缺失问题，有过多次内部讨论，当时假定这可能由于地层不整合而造成的。其后我们的2006年测年有距今13,100年和13,700年的数据，说明遗址局部地方曾经有过多次滑坡堆积。 2006年有两次年代测定，第一次是我们作的；第二次是康文署作的。综合2005和2006年的的四次光释光年代数据，年代是连续性的；从距今7,100年、10,300年、13,100年、13,700年、21,000年至35,000和39,000年。 年代缺失问题在2007年4月30日香港中文大学人类学系黄地峒石器群年代报告（英文Report of the Date of the Wong Tei Tung Archaeological Assemblage)已有讨论，但该报告没有考虑地层不整合问题，却认为亚热带地区年年多雨，山坡多有滑坡，坡积物瞬间被埋藏，石英粒因此曝光不足，在坡积土取样作光释光测年是不可信的。其实多雨和滑坡使原有地层遭受侵蚀，地层原有的连续沉积被中断，这才是年代缺失的真正原因。 2006年5月康文署派人把已回填T4探方的填土挖走，然后在该探方地层剖面采集12个样品（样本采自L1: 2样品、L3：4样品、L4：3样品、L5：3样品)，只选择其中九个样品交给香港大学地球科学系和牛津大学考古及美术史研究实验室的光释光年代实验室（Luminescence Dating Laboratory)测定。因该署取样方法有不当之处（详见下列)，可能影响测年准确性。 第一、在已回填的T4探方取样。 第二、在T4探方再画分地层取样，其分层是否与我们2005年在同一探方分层一致？