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土壤(包括岩石、矿物)热释光在地质学中应用非常广泛，例如用于地层对比、地质年龄测定、岩相古地理、地质测温、构造活动研究、变质作用研究、寻找矿床，陨石及月岩研究等。

哪些矿物晶体能够受放射性辐射照射后有储能作用，到目前为止并十分不清楚。矿物学家认为它们大都是绝缘体或半导体；而且是这些晶体存在杂质缺陷、结构缺陷或两者兼有的结构。

这里所说的土壤，实质上是指来自母岩的各种矿物晶体，有的在岩石时受到放射性射线的照射，成土壤后继续受到照射，或成土壤后搬运到新地方受到照射。在晶体中累积储存的剂量(能量)，成为某种地质作用的热释光天然探测器。其优点是热释光强度与接受的辐射剂量成正比。累积储存的放射性辐射剂量时间长，影响因素被均化，信息稳定。

土壤中结晶矿物的多少，直接影响热释光强度。结晶矿物的组成分变化，直接影响发光曲线的形态，即温度区间和发光波长不同。一般土壤主要由造岩矿物组成。如山东草桥地区土壤(亚粘土和亚砂土)中主要结晶矿物有：石英、长石、方解石以及少量黑云母、角闪石等，主要粘土矿物有：伊利石、绿泥石、高岭石等。这些磷光结晶体大都有两个温度区间的发光峰，如表6-5-1所示。土壤的发光区间，实际是其中结晶矿物发光峰的组合，但也存在多种影响。

表6-5-1 土壤和几种单矿物的发光区间

①据A.G.马尔富宁；②据Frederic R.Siegel等。

(一)粘土矿物包裹的影响

对两种不同的土壤样品，进行重砂分选和单矿物(只取长石和石英)分选，然后在相同条件下进行热释光测量，得到的三组发光曲线示于图6-5-2。可见，经过分选的同源样品发光曲线的结构、形状、峰位基本未变，如(a)组均为单峰，峰位在370℃，三者是一样的；但是单矿物的发光强度增大很多(100倍以上)。主要是微粒粘土矿物包裹在石英、长石、方解石的晶体表面，对发光有强烈吸收作用。

图6-5-2 土壤、单矿物热发光曲线

(a)亚粘土；(b)亚矿土

虽然土壤热释光强度较低，但保持了基本形态。在勘查工作中不影响使用，方便、快捷。

(二)杂质的猝灭效应

土壤中含有稀土元素和重金属离子时，对热释光将产生猝灭效应(Medin，1968)。例如在方解石中，有两个Mn2+离子，相距小于2.5晶格单位时，就会出现浓度猝灭。在土壤样品中Fe、Co、Cu、Ni等金属离子达到一定含量(10-4g/g)时，会出现对热发光的杂质猝灭(图6-5-3)，使热发光强度急剧下降。

(三)升温速率影响

对同一样品，在热释光测量时，由于升温速率不同，导致热发光曲线的变化。速率增加发光峰位向高温方向移动，峰值降低，如图6-5-4所示。因此，在工作中对同一测区样品，应当采用相同的升温条件。

图6-5-3 杂质猝灭效应

图6-5-4 升温速率的影响

(四)采样条件的影响

采集土壤样品应控制在同一深度。对采集的样品要避光保存。紫外光照射能引起晶体陷阱中电子的激发跃迁，跃出禁带，使热释光强度降低。对0.074mm粒径土壤样品，置于太阳光下照射(以10h为一天)，对热释光的晒退作用，如图6-5-5所示。第六天后趋于稳定。

图6-5-5 土壤热释光晒退曲线

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