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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.44.2021.tde-11052022-113041
Document
Auteur
Nom complet
Thays Desiree Mineli
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2021
Directeur
Jury
Sawakuchi, Andre Oliveira (Président)
Cunha, Pedro Manuel Rodrigues Roque Proença e
Hollanda, Maria Helena Bezerra Maia de
Khoury, Helen Jamil
Souza, Priscila Emerich
Titre en portugais
Variabilidade das propriedades de luminescência do quartzo e aplicação de curva dose-resposta padrão para datação de sedimentos brasileiros
Mots-clés en portugais
Datação
Luminescência opticamente estimulada
Quartzo
Sensibilidade
Termoluminescência
Resumé en portugais
A datação de sedimentos por luminescência opticamente estimulada (optically stimulated luminescence, OSL) de grãos de quartzo estimam idades do último episódio de exposição dos grãos à luz solar. Para calculá-las, é necessário estimar a dose de radiação absorvida (dose equivalente, De) pelos grãos de quartzo desde o último episódio de exposição ao sol. Entre as propriedades fundamentais para datação OSL têm-se a saturação e a sensibilidade da componente rápida do sinal OSL do quartzo, as quais determinam os valores máximos e mínimos de De que podem ser estimados. Para aumentar a rapidez na estimativa da De, pode-se utilizar curva dose-resposta padrão (standardized growth curve, SGC), que permite avaliar a relação entre a dose de radiação e o respectivo sinal OSL para grupo específico de amostras de quartzo. As sensibilidades de sinais OSL e de termoluminescência (TL) do quartzo também têm sido aplicadas aos estudos de proveniência sedimentar. Para esse propósito, é fundamental entender a variabilidade natural das sensibilidades OSL e TL. Esta pesquisa busca: i) compreender a variação das propriedades de luminescência do quartzo, as quais determinam os limites da estimativa da De e a aplicação dos sinais OSL e TL para análise de proveniência sedimentar; ii) estabelecer SGC para estimação da De em quartzo de sedimentos brasileiros. Para o primeiro objetivo, foram investigadas sensibilidades dos sinais OSL e TL, dose característica (D0) de curvas dose-resposta e parâmetros de armadilhas de elétrons do quartzo de sedimentos e de rochas fontes da América do Sul. Sensibilidades OSL e TL variaram entre 101 e 105 cts/Gy e 102 e 105 cts/Gy, respectivamente, e são positivamente correlacionadas. Valores de D0 variaram entre 30 e 300 Gy. Baixa sensibilidade OSL e D0 alta foram observadas para quartzo de rochas ígneas e metamórficas e de sedimentos de transporte curto dos Andes, que demonstraram ter significante contribuição das componentes média e lenta no início (1 s) do sinal OSL. Quartzo de sedimentos brasileiros de transporte longo apresentou sinal OSL inicial dominado pela componente rápida. A relação inversa observada entre a sensibilidade OSL e D0 pode ser relacionada à competição entre cargas provenientes de armadilhas de diferentes componentes do sinal OSL. Em relação aos parâmetros de armadilhas de elétrons, quartzo com sensibilidades contrastantes têm valores de energia de ativação e de fator de frequência estatisticamente similares, porém ambos têm maiores variações para quartzo de média e baixa sensibilidade OSL. Para o estabelecimento de SCG, foram selecionadas amostras de quartzo de diferentes contextos deposicionais com De até 80 Gy. As SGC foram construídas através de sinais OSL naturais e de sinais de doses regenerativas, ambos corrigidos pelo sinal da dose teste (Dt) e normalizados pela magnitude da Dt. Para a primeira maneira, a SGC foi ajustada pelas funções exponencial (SGC-1), exponencial + linear (SGC-2) e linear (De < 1Gy, SGC-3). Para a segunda maneira utilizou-se função exponencial (SGC-4). As funções de ajuste apresentaram valores de R2 acima de 0,98 e seus parâmetros estão de acordo com os encontrados na literatura. Foram selecionadas amostras de quartzo com De estimadas via protocolo de alíquota única (single-aliquot regenerative dose, SAR) até 60 Gy (ajustes linear ou exponencial) e maiores que 60 Gy (ajuste exponencial + linear) para comparação com valores de De obtidos via SGC. Os resultados obtidos indicam que as De estimadas via SGC com ajustes linear e exponencial são similares às obtidas via SAR, de forma que a utilização de SGC representa alternativa favorável para a datação OSL do quartzo brasileiro.
Titre en anglais
not available
Mots-clés en anglais
Dating
Optically stimulated luminescence
Quartz.
Sensitivity
Thermoluminescence
Resumé en anglais
The optically stimulated luminescence (OSL) dating estimates the age of the last episode of exposure of quartz sediment grains to sunlight. To calculate the OSL age, it is necessary to estimate the radiation dose absorbed (equivalent dose, De) by the quartz grains since the last episode of exposure to the sunlight. Saturation and sensitivity of the quartz fast OSL component are among fundamental properties for sediment dating because they determine the maximum and minimum De values that can be estimated. The use of a standardized growth curve (SGC) can facilitate the De estimation, since it allows evaluating the relationship between the radiation dose and the respective OSL signal for a respective group of quartz samples, without need of establish specific dose response curves for single aliquots. The OSL and thermoluminescence (TL) sensitivities of quartz have also been applied to sedimentary provenance studies. For this, it is essential to understand the natural variability of OSL and TL sensitivities. Thus, the aims of this search are: i) to understand the variation of the luminescence properties of quartz, which determine the limits of the De estimate and the application of the OSL and TL signals for analysis of sedimentary provenance; ii) establish SGC for De estimation in quartz of Brazilian sediments. For the first objective, OSL and TL sensitivities, characteristic dose (D0) of dose-response curves and electron trap parameters of quartz from sediments and rocks from South America were investigated. OSL and TL sensitivities ranged between 101-105 counts/Gy and 102-105 counts/Gy, respectively, and are positively correlated. D0 values varied between 30 and 300 Gy. Low OSL sensitivity and high D0 were observed for quartz from igneous and metamorphic rocks and short-transported sediments from the Andes, which demonstrated a significant contribution of medium and slow components in the initial (1 s) OSL emission. Quartz from long-transported Brazilian sediments showed initial OSL signal dominated by fast component. The inverse relationship observed between OSL sensitivity and D0 can be related to the competition between charges from traps of the different OSL signal components. Regarding the electron trap parameters, quartz with contrasting sensitivities has statistically similar activation energy and frequency factor values, but both have higher variations for medium and low OSL sensitivity quartz. For the establishment of SGC, samples of quartz from different depositional contexts with De up to 80 Gy were selected. SGCs were constructed using natural OSL and regenerative dose signals, both corrected by the test dose signal (Dt) and normalized by the Dt magnitude. For the first way, the SGC was adjusted by the exponential (SGC-1), exponential + linear (SGC-2) and linear (De < 1 Gy, SGC-3) functions. For the second way, the SGC were adjusted by the exponential function (SGC-4). The adjustment functions showed R2 values above 0.98 and their parameters are in line with those found in the literature. Quartz sample with De estimated by single-aliquot regenerative (SAR) protocol up to 60 Gy (linear or exponential function) and higher than 60 Gy (exponential + linear function) were selected for comparison with doses obtained by SGC. The results obtained indicate that the De estimated by SGC with linear and exponential functions are similar to those obtained by SAR protocol, so that the use of SGC represents a reliable alternative for quartz OSL dating of Brazilian sediments.
 
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Date de Publication
2022-05-11
 
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