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Sedimentary Geology

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Sedimentary Geology 378 (2018) 35–51

Special Issue Contribution: SEDIMENTARY EVIDENCE OF GEOHAZARDS

OSL over-dispersion: A pilot study for the characterisation of extreme events in the shallow marine realm

Gloria I. Loacute;pez

, Beverly N. Goodman-Tchernov , Naomi Porat

d

Luminescence Dating Laboratory, Centro Nacional de Investigacioacute;n sobre la Evolucioacute;n Humana –CENIEH, Paseo Sierra de Atapuerca, 3, Burgos 09002, Spain Leon Recanati Institute for Maritime Studies RIMS, University of Haifa, Mt. Carmel, Haifa 3498838, Israel

Dept. Marine Geosciences, Leon H. Charney School of Marine Sciences, University of Haifa, Mt. Carmel, Haifa 3498838, Israel

Luminescence Dating Laboratory, Geological Survey of Israel, 30 Malkhe Israel Street, Jerusalem 95501, Israel

a r t i c l e i n f o

Article history:

Received 3 July 2017

Received in revised form 3 September 2018 Accepted 4 September 2018

Available online 9 September 2018 Keywords:

OSL

Single grain

Statistical analysis

1. ver-dispersion
2. alaeo-tsunami deposit

Tsunami toolkit

1. 简介

摘 要

沉积记录中极端事件的识别依赖于对矿床的正确描述。意味着多个参数和不同的诊断标准。基于经过良好测试, 的地质、生物和化学分析的多个代理已被用于将海啸层与其他海洋极端事件区分开来。然而，很少有代理区分或比较事件相对于背景沉积物和其他极端事件的“沉积混乱程度”。在这项试点研究中，证明了通常用作测年方法的光学刺激发光(OSL)的潜力，并在深入分析单颗粒测量的OSL信号以区别东地中海结构和成分均一的浅陆架档案中来自海洋极端事件的水下沉积物时，提出了一种新的潜在沉积学代理。在本实验中使用了新的和以前从水下挖掘中收集的沉积物样品和近海Caesarea Maritima(以色列)的沉积物岩心。基于多个代理，每个样本都与海啸、风暴或晴朗天气(正常)海洋条件相关。在本研究中，单颗粒过分散(SG-OD)值范围被用来作为一种潜在的新方法来量化沉积混沌的程度，从而确定沉积混沌的程度和散射的剂量分布作为一个函数的阳光照射效率(归零)的石英颗粒在运输和沉积过程中夹带。考虑到流体的浑浊度应与较低的光穿透率相关联，而较高的能量流与较大的沉积物密度有关(就像在风暴中相对于海啸所发生的那样)，这些条件应该反映在单个颗粒的过分散值的变化上，从而确定发光分布模式与已知的沉积条件有关。这种量化是耦合的用详细的统计分析得出的单粒当量剂量分布，最低限度地用于OSL-dating。根据三种分布类型将水下沉积物分为三种类型，其中初步分配了保守的单颗粒过分散范围：lt;25%为正常海洋条件下沉积的类高斯砂；25-60%为风暴沉积，呈双峰型分布；gt;60%为海啸相关沉积物的不对称分布，具有强烈的正偏斜度。这一新工具提供了一种研究近海极端海洋事件的方法，而不需要潜在地撤销其他识别标准和代理。基于这些结果，单颗粒过分散OSL可以被认为是一种潜在的新的沉积学代用品，用于在浅层大陆架中来自海洋的极端事件(如海啸沉积物)的比较和特征，因为它是沉积物颗粒的固有特征，以及事件本身的沉积混乱程度。

copy; 2018 Elsevier B.V. All rights reserved.

记录特定地点的海啸历史取决于现有的、保存的、已被记录的(即不被遗忘的)和来自不同来源的可靠记录的成功结合 ；例如(a)历史记录(例如书面文件、证人陈述)；(b)人类学(例如，口述传统，土著传说);(c)考古证据(如聚落埋葬或破坏，遗址废弃);(d) 仪器(如地震仪，潮汐数据); (e)地质(如地貌和沉积学证据); (f)构造(如同震和古地震学证据); 和 (g) 生物(如生物群和植物群)(Goff et al., 2012 ; Velasco and Loacute;pez, 2016). 为了正确识别古记录中的海啸，还必须识别和区分其他高能沉积物，如风暴. (Sedgwick and Davis, 2003; Kortekaas and Dawson, 2007; Morton et al., 2007; Morhange et al., 2014; Marriner et al., 2017 ).

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2004年印度洋地震和海啸后，世界范围内增加了与古海啸沉积物识别相关的工作，但显然需要更多的数据来帮助重新研究在不同环境和沉积背景下发现的海啸沉积物，尤其是在处理岩性均一的环境时更是如此，在这种环境中，细微的沉积学变化可能导致对事件的最初负面或认识不足。

有许多指标和标准用于表征和识别海啸沉积物(e.g., Atwater et al., 1995, 2005,2017; Kortekaas and Dawson, 2007; Chagueacute;-Goff et al., 2011, 2017 ;Goff et al., 2012). 据了解，由于海啸沉积物外观的地方和世界各地的差异，没有单一的代理可以用来进行defi的解释。应始终组合使用几个代理来开发健壮的特征和断言的识别. (Chagueacute;-Goff et al.,2011, 2017 ; Goff et al., 2012). 尽管对这一问题的研究和关注大大增加，但在世界上许多海岸线上，仍然存在与获取可靠的海啸相关证据有关的Deficience。当海啸事件是极端事件时，与风暴影响的区别可能不像处理较小事件时那样复杂. (Morton et al., 2007). 大多数比较已经对两种类型的过程沉积的现代陆上沙床进行了比较，在陆地上，在低洼海岸线上. (e.g., Tuttle et al., 2004 ;Paris et al., 2010 ; Ramiacute;rez-Herrera et al., 2012 ; Szczuciński et al.,2012; Pilarczyk et al., 2014; May et al., 2015; Sakuna-Schwartz et al.,2015; Chagueacute;-Goff et al., 2016; Donnelly et al., 2017). 这种比较仍然很小. (e.g., Sakuna-Schwartz et al., 2015; Tamura et al.,2015a; Quintela et al., 2016) 或在上部大陆架中没有，这是一种在成分和结构上可能令人惊讶地均匀的沉积环境，并且具有由极端事件 (Weiss and Bahlburg, 2006; Sakuna-Schwartz et al., 2015). 产生的沉积物存在的已知潜力。需要考虑其他不太常规应用的分析技术 (e.g., Ramiacute;rez-Herrera et al., 2012; Szczuciński et al., 2016; Chagueacute;-Goff et al., 2017; Donnelly et al., 2017; Judd et al., 2017), 在处理较少调查的浅海领域时更是如此。

本文介绍了在地中海东部尼罗河沿岸盆地从以色列近海回收的三种不同类型沉积物中采集的八个水下沉积物样本的初步研究结果。这些实验的目的是测试使用单一颗粒过分散(用于解释光激发光(OSL)数据的参数)作为一种新的沉积学指标来区分近海海啸沉积的沉积物与其他水下沉积物(如风暴产生的沉积物或在正常海洋条件下沉积的沉积物)的可行性(即，良好的天气条件，与极端事件无关)。单颗粒过分散被用于确定与已知环境和沉积条件及其“沉积混乱程度”相关的分布模式.(图1), 旨在更好地了解复杂沉积物，这些复杂沉积物来自于沿浅层砂质陆架环境的独特运输和/或沉积条件。

图1。显示与海洋极端事件相关的样品的异质性或“沉积混沌程度”的De值的示意图。(A)显示单个颗粒过分散假设的不同组成部分的图，由直方图(灰色虚线矩形)、频率(黑线)和累积频率(红点)曲线表示。(B)频率和累积频率曲线(使用分析软件制作；Duller, 2015)显示海啸堆积的沙子的De值。给出了每个样品的加权平均De和相关标准误差、平均De值的2sigma;内的颗粒数和过分散值以及测量的每800个单个颗粒的可接受颗粒数(N)。

2. 识别海洋极端事件沉积物

对地中海近海海岸线的沉积序列的研究(e.g., Reinhardt et al., 2006; Goodman-Tchernov et al., 2009; Smedile et al., 2011, 2012) 提供了进一步的证据，表明在爪哇近海 van den Bergh et al. (2003)和葡萄牙近海Abrantes et al. (2005)开展了开创性的水下海啸侦察工作之后，成功地保存了浅层砂质大陆架中的海啸沉积物。 T这一几乎未被开发的海啸证据来源已被证明是丰富和多样的 (e.g., Sakuna et al., 2012; Goto et al., 2014; Sakuna-Schwartz et al., 2015; Tamura et al., 2015a), 但尚未完全了解。水深、波浪能量、沉积速率和水流等多种因素可能会影响建筑物的原始保存和/或返工，对其解释提出挑战。(e.g., Weiss and Bahlburg, 2006; Abrantes et al., 2008 ; Peters and Loss, 2012; Sakuna et al., 2012 ; Sakuna-Schwartz et al., 2015).

在像地中海东部这样的均质和纹理成熟的浅层陆架中，海啸证据可能不容易保存，而且如果容易获得的材料是本地来源或单一来源，则肯定不容易识别，例如，在我们的情况下，尼罗河沿岸细胞，挑战清晰的识别。由于来源沉积物的均质性，常规使用的代用品(例如，粒度分布、矿物学和微化石鉴定)可能无法明确解析海啸识别。最明显的是化学和生物标志物的使用 (e.g.,Szczuciński et al., 2016; Chagueacute;-Goff et al., 2017) 在这种情况下可能更合适，但这样的分析并不总是每个人都能负担得起或可获得的。一个针对运输机制和沉积过程的新的沉积学代用品，将大大增加海啸识别工具包。其目的是改善沉积不均匀程度（图1），只关注碎屑物质，即矿物颗粒。

• • 2.1. OSL作为(古)海啸识别工具包的新沉积学代用品

在过去的30年中，OSL已成为主要的小于1毫安的电荷测年技术，用于确定富含碎屑的沉积物的年龄。

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这种方法的独特性依赖于其测定矿物颗粒(石英或长石)最后一次暴露于阳光下时的能力(Huntley et al., 1985; Aitken, 1998). 这样的日光曝光复位发光信号。在掩埋之后，由于暴露于来自宇宙射线的环境辐射和周围沉积物中存在的放射性元素，该信号随着时间的推移而增长。 因此，OSL有效地测定了沉积物沉积的时间。It has been widely applied to quartz-rich sandy deposits and is now a well-established dating method for siliciclastic coastal environments, yielding precise and accurate age informat

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