(OSL) Tarihlendirme Yöntemlerinin Paleosismolojik Uygulamaları

Termolüminesans (TL) / Optiksel Uyarılmayla Lüminesans (OSL)
Tarihlendirme Yöntemlerini Kullanarak
Doğu Anadolu Fay Sisteminin (DAFS) Paleosismolojik Analizi
T.Doğan, Z.Yeğingil, H. Çetin, M. Topaksu, F. Duygun, İ. Yeğingil
1
Lüminesans Dozimetri Kongresi, Gaziantep Üniversitesi, Fizik Mühendisliği Bölümü, 2010
İçerik
 Paleosismoloji ve Lüminesans Tarihlendirmesi
 Örneklerin Toplanması
 İnce Tanecik Yöntemi ile Örnek Hazırlanması
 Uyarılma Süresinin Etkisi
 Ön Isıtma Sıcaklığının Belirlenmesi
 Anormal Sönüm
 Gün Işığının OSL Şiddetine Etkisi
 D-SAR (İkili SAR) Yöntemi
2
 Alfa (α) Sayımı, Kimyasal Analizler
 Normal Dağılım Eğrisi
 Hata Hesapları
 Yaş Hesaplanması
3
Lüminesans ve Paleosismoloji

Lüminesans dozimetrelerin en az biri mevcuttur (örneğin kuvars ve feldispat gibi).

Güneş ışığı veya sürtünmeden dolayı sedimentlerin lüminesans ‘saatini’ sıfırlayabilir.

Teknik bir kaç yıldan (Montret ve ark., 1992) bir milyon yılın (Fattahi ve Stokes, 2000)
üzerinde uzanan geniş bir tarihlendirme aralığına sahiptir.

Lüminesans tarihlendirme yöntemleri yaş aralığı açısından (örneğin TL veya OSL) diğer
14C ve K-Ar gibi diğer tarihlendirme metotlarını tamamlar, ve diğer teknikler için uygun
malzemenin olmadığı yerde uygulanabilir veya diğer tekniklerle sonuçları kıyaslamak için
kullanılabilir.

Değişik lüminesans teknikleri farklı dozimetreler için uygulanabilir; metotlar arasında
birbirleri ile kıyaslamayı mümkün kılar (Fattahi, 2000).
4
5

Bazı araştırmacılar faylanma sırasında fay breşinin (breş, fay düzleminde biriken
ezik malzeme) tamamen sıfırlamasının kanıtını bulamadıklarını belirttiler (Fukuchi
ve Imai, 1998; Toyoda ve ark., 2000).

Toyoda ve ark. (2000) Fay kayaçlarında bulunan kuvarsın ezilmesine ilişkin OSL ve
TL’nin uygulanabileceğini rapor ettiler.

Faylanma süresince küçük taneciklerin muhtemelen daha çok sıfırlandığına
inandılar (Rink ve ark., 1999; Ulusoy, 2004; Takeuchi ve ark., 2006).

Takeuchi ve ark. (2006) orta ve büyük kayaçlarda TL’nin tamamen sıfırlanmasının
beklenemeyeceğini gösterdi. Tanecik çapının bir fonksiyonu olarak TL şiddeti
kimyasal işleme tabi tutulmamış zerreciklerin (500 nm kalınlığında) sadece yüzey
tabakasında TL’in azaldığını gösterdi.
Örneklerin Toplanması
Örnek Adı
Derinlik
Koordinat
Kıranyurdu
TL10
1.1 m
360 30' 00'' kuzey enlemi
OR2 TL3
1.4 m
360 42' 00'' doğu boylamı
370 01' 12'' kuzey enlemi
360 39' 00'' doğu boylamı
OR2 TL4
1.8 m
370 01' 12'' kuzey enlemi
360 39' 00'' doğu boylamı
MO TL1
6
2.0 m
360 33' 47.57'' kuzey enlemi
360 33' 49.53'' doğu boylamı
 Risø TL/OSL DA 20 okuyucusu 3 farklı algılama filtresi ile kullanılabilir.
Hoya U-340
Schott BG 39
Corning 7-59
 Kuvars için OSL genellikle Hoya U-340 filtresi kullanılarak okunmaktadır.
Buna karşılık feldspat ise genellikle mavi filtre paketi olarak adlandırılan
ve Schott BG-39 ile Corning 7-59 filtrelerinin birlikte kullanılması ile
oluşturulan filtre kombinasyonu ile okunur.
7
İnce Tanecik Yöntemi ile Örnek Hazırlanması
 1971 yılında Zimmerman tarafından gerçekleştirilmiştir. İlk kez Wintle ve Huntley
(1979) tarafından sedimentlere uygulanmıştır. Frechen (1991) yılında geliştirdiği 4-11µ
aralığındaki parçacıkların kullanılması ile günümüze kadar geniş bir şekilde
uygulamaktadır (Banerjee ve ark. 2001, Zhang ve ark. 2007, Kim ve ark. 2009).
 Örnek içerisindeki taşlar ayrılmış, sonra 1N’lik HCl ile yıkanmıştır.
 Bundan sonra %37’lik hidrojen peroksit (H2O2) örneklere ilave edildi.
 Örnekler ıslak eleme işlemine tabi tutuldu.
 Hazır hale gelen örneklerden <45µ’luk kısmı alınarak, 0.01N’li sodyum okzalat
(COONa)2 ile ultrasonik banyoda 7 dakika yıkanmıştır
 2 saat (COONa)2 içerisinde bekletildikten sonra beherin üst kısım atılmış bu işlem 3 kez
tekrar edilmiştir.
 Hazırlanan örnekler vialler içerisine bir ependorf pipet ile 2’şer ml aseton ilave edildi.
 İnkibatör içerisinde 45 0C’de 16 saat kurutulmuştur.
8
9
Tek Tablet Yeniden Oluşturma
Tekniği (SAR)
İlk kez Huntley ve ark. (1985) tarafından önerildi ve Duller (1991,1995)
ve Galloway (1996) tarafından feldispatlara, Murray ve ark. (1997),
Murray ve Roberts (1998) ve Murray ve Mejdahl (1999) tarafından
kuvarslara uygulanması ile geliştirildi. Çok tablet prosedürüne göre
tercih edilmesinin nedenleri:
 Farklı tabletlerden elde edilen lüminesans sinyalleri için normalizasyona
ihtiyaç duymaz,
 Aynı örnekten hazırlanan tabletlerden uygun doz dağılımının seçilerek
bunlar üzerinde çalışılmayı mümkün kılar,
 Her bir De belirlenmesi için daha az zamana ihtiyaç duyar.
10

11
Tek tablet yeniden oluşturma tekniğinin temeli her bir doz verilmesinin ardından bunu takip
eden her bir uyarım çevriminden sonra bir sinyali ölçmenin mümkün olduğuna dayanır
(Murray ve Wintle, 2000).
Adım
Süreç
Gözlenen
1
Doz verme,
-
2
Ön ısıtma (10 s için 160-300 0C)
-
3
125 0C’de 100 s için mavi ışık ile uyarmac
Li
4
Test dozu verme,
-
5
160 0C’de ısıtma
-
6
125 0C’de 100 s için mavi ışık ile uyarma
Ti
7
1.adıma dönüş
-
,
 Doğal ve ardışık test dozları ile yeniden üretilmiş OSL
sinyali (yani sırasıyla
ve
), OSL
sinyalinin hassaslık düzeltme ölçümü için elde edilir.
 Bir hassaslık düzeltme büyüme eğrisi D’nin bir
fonksiyonu olarak R’nin değerinin çizilmesi ile elde
edilir.
 Eğer protokol, hassaslık değişimini düzeltirse,
sonrasında
veya eşdeğeri olarak
’dir.
 Kuvars için standart bir SAR prosedürü genel olarak 6
ölçüm çevriminden meydana gelir: 1) doğal 2)
,3)
, 4)
, 5)
ve 6)
12
D-SAR (İkili SAR) Yöntemi
 D-SAR yöntemi ince tanecik yöntemi ile hazırlanan polimineral taneciğe sahip
örneklerin eşdeğer dozunun ölçülmesi için kullanılmaktadır (Banerjee ve ark.,
2001).
1.Adım
2.Adım
3.Adım
4.Adım
(N)
Sıfır doz
1.Yeniden
2.Yeniden
oluşturma dozu oluşturma
dozu
5.Adım
6.Adım
7.Adım
3.Yeniden
oluşturma dozu
Sıfır doz
1.Yeniden
oluşturma dozu
10 s’de tutulan 50C/s ısıtma hızı ile (160-3000C) arasında ön ısıtma
1250C @ 100s IRSL, %80 diyod gücü (Lx)
1250C @ 100s OSL, %80 diyod gücü (Lx)
12.5Gy test dozu
Önıstıma sıcaklığı/hızı 160 0C,5 0C/s
1250C @ 100 s IRSL, %80 diyod gücü (Tx)
1250C @ 100 s OSL, %80 diyod gücü (Tx)
13
Uyarılma Süresinin Etkisi
Gün ışığı
Radyasyona
200 0C TL
IRSL 70 0C
Ön ısıtma 240 0C
OSL 125 0C
ısıtma oranı:2 0C/s
ısıtma oranı: 2 0C/s
tutma
90 dk
solma
500 s
ısıtma
0C/s
oranı:2 optiksel güç 70
uyarılma
değişken
14
zamanı zaman 10 s
uyarılma
değişken
zamanı
Ön Isıtma Sıcaklığının Belirlenmesi

Kim ve ark. (2009) ön ısıtma sıcaklığına
karşı De değerinin değişimi
15
Gün Işığının OSL Şiddetine Etkisi
Gün
ışığında 200 0C TL
IRSL 70 0C
Ön ısıtma 240 0C
OSL 125 0C
optiksel güç 70
ısıtma oranı:20C/s
zaman: 100s
ısıtma oranı:2 0C/s
optiksel güç 70
ısıtma oranı:20C/s
zaman:40s
bekletme
Değişen zaman
ısıtma oranı:2 0C/s
aralıkları
zaman 10 s
8000
OR2 TL3
7000
OSL Sinyal Siddeti (a.u.)
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
16
200
400
600
Zaman (s)
800
1000
1200
Anormal Sönüm
Gün ışığı
solma
Radyasyona
200 0C TL
IRSL 70 0C
Ön ısıtma 240 0C
OSL 125 0C
ısıtma oranı:2 0C/s
optiksel güç 70
ısıtma
oranı:20C/s
zaman: 100s
ısıtma oranı:2 0C/s
ısıtma oranı:20C/s
zaman:40s
tutma
12 saat
720 s
zaman 10 s
1.6
OSL Sinyal Siddeti (a.u.)
1.4
1.2
1.0
%12
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
17
20
40
Zaman (Gün)
60
80
100
Protokol
TL
2000C,
ısıtma oranı
20C/s.
IRSL 700C,
uygulama zamanı 100s,
optiksel güç %70,
Önısıtma 2400C,
ısıtma oranı 20C/s
ısıtma oranı 20C/s
OSL 1250C,
uygulama zamanı 40s,
optiksel güç %70,
ısıtma oranı 20C/s
Test doz
TL 2000C,
Yeniden oluşturma dozu
ısıtma oranı 20C/s
Mavi LED uyarma,
uyarma zamanı 100s,
uyarım sıcaklığı 2400C,
ısıtma oranı 20C/s
18
OSL 1250C,
uygulama zamanı 40s,
optiksel güç %70,
ısıtma oranı 20C/s
TL
2400C,
ısıtma oranı 20C/s
IRSL 700C,
uygulama zamanı 100s,
optiksel güç %70,
ısıtma oranı 20C/s
.
Protokol (Sequence) Programı
19
Yaş Hesaplaması

Eşdeğer doz kuvars veya feldispat örneklerinin sıfırlandığı andan günümüze
kadar geçen süre boyunca, maruz kaldığı iyonize radyasyona bağlı olarak
ölçülen lüminesans şiddetidir.

SAR protokolünde yeniden oluşturma çevrimlerinin tekrar edilmesi ile test edilen
sonuca bağlı olarak sonucunun yaklaşık olarak 1’e eşit olması gerekmektedir.
Yıllık Doz (D)=
20
Analiz (Analist) Programı
21
OR2 TL3
22
Normal Dağılım Eğrisi
 Lepper K., McKeever S. W. S., (2000) makalesinde 100-125
adet örnek için Gauss dağılımının nasıl yapılacağını
anlatmıştır.

değeri Gaussian eşitliğinin
türevinden elde edilmektedir.


23
değerindeki belirsizlik
ikinci
 OR2 TL3
24
 Nem Analizi
Doymuş su %
14,1742
22,0635
42
59
0,5613
38,2518
37,638
42,8308
2
14
OR 2- TL 3
0,5973
21,1628
18,4848
22,5397
15
23
OR 2- TL 4
0,5377
18,2693
11,7009
18,8495
59
64
25
Al
folyo+doymuş
sediment
ağırlığı (gm)
19,8314
Al folyo+
kuru
Sediment
ağırlığı (gm)
0,7554
Al
folyo+alındığı
gibi sediment
ağırlığı (gm)
Kıranyurdu
TL-10
MO TL 1
Al folyo
ağırlığı
(gm)
Örneğin
alındığı gibi
su %
W doymuş su içeriğidir (örnek için suyun ağırlığı/toprağın kuru ağırlığı).
Maksimum su tutma oranının kesri (F) için arazi şartları ve literatür verileri göz
önünde tutularak F = 0,8 0.2 değeri kullanılır (Aitken, 1985).
Örnek Adı

Alfa Sayım Sonuçları
 42 mm çapında ve elektronik eşik voltajı 0.835 olan bir sintilatör için a değerli
sistemde aşağıdaki denklemler kullanılır (Aitken, 1985).
D
D
26
1.280 a
U ,Th
K
U ,Th
1 1.5 W F
0.853bm
1 1.25 W F
D
0.072
U ,Th
D
U ,Th
1 1.25 W F
D
U , Th
D
K
Kozmik Işın Katkısı

Kozmik katkı hesabı yıllık doz hızını etkileyen bir bileşendir. Prescott ve Stephan
tarafından (1982)’de D0 değerinden örnek alanının jeomanyetik enlem ve boylamının
doz oranı değerlerini buldular. Prescott ve Hutton (1994)’de Jeomanyetik enlem ve
boylamın bir fonksiyonu için kozmik ışınım doz oranını bulmak için eşitliklerdeki
parametrelerin değişimini belirledi.
27
Örnek adı
Örnek derinliği
(m)
Ortalama doz
(mikrogray /yıl)
Kıranyurdu TL-10
1.1
199.8
MO TL 1
2
181.5
OR 2- TL 3
1.5
201.8
OR 2- TL 4
1.8
197.8
Hata Hesapları
 Tesadüfi Hata (Aitken, 1985).
Termolüminesans Ölçümlerinde.
Q ve I rad cinsinden eşdeğer beta dozu ve supralineer düzeltmedir. D etkin
doz oranı birimi mrad/yıl olarak belirlenir. Pratikte genel olarak %5
civarındadır.
 Yıllık Doz Hatası Eğer beta dozu alfa sayım oranından belirlenmişse
28
 Gömüldüğü toprakta taşlar mevcutsa ek tesadüfi hata,
 Burada D1 toprağın, D2 taşın maruz kaldığı gamma dozudur.
29
Sistematik Hata
 Alfa kaynağı ve alfa sayıcının kalibrasyonu ilk terimin eşitliğine katkı
sağlar, beta termolüminesans dozimetri kalibrasyonu ikinci terimi ve
beta kaynağı kalibrasyon üçüncü terimi arttırır
 Parametre Belirsizliği
ikinci terim ince taneli tarihlendirme yönteminde ihmal edilmektedir.
30
Toryum Uranyum Oranı
 Beta sayım oranı alfa sayım oranından türetildiğinde, örnekteki toryum
aktivitesinin uranyum aktivitesine eşit olduğu varsayılır. Eğer bu
serilerden biri veya diğeri baskın ise beta doz hata oranı 20% civarında
olabilir.
 Nemlilik
31
 Tesadüfi hataların toplamı
 Sistematik hataların toplamı
 Herhangi bir i. örneğin toplam hatası ise
32
Örnek
Adı
Alfa
sayımları
Yıllık doz
(Gy/kyıl)
De
Yaş (yıl)
Paleodoz (Gy)
Hata oranı
%
(sayım/ks)
OR2 TL3
2.81
1.893 0.073
8.597 1.563
4542 283
6.3
OR2 TL4
5.08
1.957 0.077
5.696 1.126
2911 228
7.8
MO TL1
6.01
3.527 0.116
11.273 1.640
2601 142
6.1
Kıranyurdu
TL10
4.00
2.470 0.105
6.426 1.557
2601 182
7.0
33

Download Report