Hazai képződményekből szeparált kvarcok jellemzői az OSL kormeghatározás szempontjából

Abstract

Az OSL (Optically Stimulated Luminescence) kormeghatározás alkalmazása a Magyar Állami Földtani Intézetben 2004-ben kezdődött, majd a jogutód Magyar Földtani és Geofizikai Intézetben folytatódott, és a Magyar Bányászati és Földtani Szolgálatban jelenleg is folyik. A felső-pleisztocén és holocén üledékek OSL kormeghatározása során tett megfigyeléseink szerint a kvarcok lumineszcens tulajdonságai és OSL kormeghatározásra való alkalmassága helyi eltéréseket mutat. Ezeknek az eltéréseknek az okait kerestük. Vizsgáltuk a kvarc eltérő forráskőzeteinek hatását olyan kvarcgazdag magmás, metamorf és idősebb üledékes képződményekből nyert kvarcszeparátumokon, amelyek hazánkban jelenleg a felszínen is előfordulnak, és anyaguk a negyedidőszaki üledékbe is bekerülhetett. Az OSL mérések mellett a kvarcszemcsék kristályrács hibáit okozó szennyeződések kimutatására LA-ICP-MS, mikro-FTIR és IR spektrometriai méréseket alkalmaztunk. A kvarcszeparátumok pontosabb jellemzéséhez fénymikroszkópos vizsgálatot, valamint termoanalitikai és röntgen-pordiffrakciós elemzéseket végeztünk. A kvarcokat befoglaló képződmények radioaktív elemtartalmát gamma-spektrometriai mérések segítségével határoztuk meg.
 OSL mérési eredményeink alapján az üledékes képződmények és egyes vulkáni tufák kvarcszeparátumai fényesebb, nagyobb intenzitású lumineszcenciát adtak, mint a vizsgált metamorf és mélységi magmás kőzetek. Közvetlenül, az első mállási és szállítási ciklus után az üledékekbe kerülve csupán néhány üledékes képződmény kvarcszemcséi lennének alkalmasak a kormeghatározásra.
 A kvarcok OSL tulajdonságait meghatározó kristályrács hibáit az LA-ICP-MS vizsgálat szerint Li, Na, Al, P, K, Ti és Ba beépülése okozhatja, és a mikro-FTIR mérésekkel kimutatott, a Si4+ iont helyettesítő Al3+ + H+, azaz AlOH szerkezeti hidroxil, valamint molekuláris víz. A nagyobb intenzitású OSL-t adó kvarcszeparátumok befoglaló képződményei kisebb K- és Th-tartalommal rendelkeznek, mint a gyengébb OSL-t kibocsátóké.
 A negyedidőszaki üledékek kvarcainak lumineszcens tulajdonságaiban és OSL kormeghatározásra való alkalmasságában mutatkozó helyi eltérések oka az eltérő forráskőzeteik, valamint különböző hő- és üledékes történetük lehet. A mélységi magmás és metamorf kőzetek elsődleges lepusztulásából származó kvarcok kedvezőtlen OSL tulajdonságát az eredményezheti, hogy bár magas hőmérsékleten képződve sok kristályrács hiba alakult ki bennük, de azok nagy részét lassú kihűlésük során elvesztették. Az üledékes képződmények kvarcszemcséinek kedvezőbb OSL tulajdonságai elsősorban a szállításuk és áthalmozódásuk során az ismétlődő radioaktív besugárzási, azaz OSL felépülési, és napfényen az OSL lenullázódási ciklusoknak köszönhető, melyek növelik a kvarc lumineszcens érzékenységét.