五台山晚新生代抬升—剥露过程及其北麓断裂的活动性研究

发布时间：2017-09-02 16:36

  本文关键词：五台山晚新生代抬升—剥露过程及其北麓断裂的活动性研究

  更多相关文章： 五台山 磷灰石裂变径迹 隆升-剥露 五台山北麓断裂 滑动速率

【摘要】：太行山位于中国东部一条大型构造带的中部,也是我国地貌与构造的重要分界线,五台山是太行山脉中海拔最高的山。五台山的隆起时代的确定对中国三级地貌形成时代的确定具有重要的意义。另一方面,五台山的隆升剥露过程与山西地堑系的形成过程存在着相应的对应关系,因此对五台山隆升过程的研究能够帮助了解山西地堑系的沉降历史,从而能为山西地堑系的演化研究提供佐证。五台山北麓断裂为高角度正倾滑断裂,位于山西地堑系北部,是忻定盆地北部繁代凹陷的南缘断裂。五台山北麓断裂第四纪以来活动强烈,为公元512年在代县和繁峙间发生的7?级地震和1683年原平7级地震的发震断裂。围绕该断裂的晚第四纪活动性研究,不仅对认识山西地堑系北部晚第四纪活动历史具有重要的意义,同时对山西省北部地区的防震减灾工作具有重要的参考价值。本研究采用低温热年代学方法和探槽方法,分别从百万年尺度和千年尺度来研究五台山体新生代以来的隆升剥露历史和五台山北麓断裂晚第四纪以来的断层活动性。本论文利用野外地震地质调查、遥感综合解译和小型无人机摄影测绘技术等研究方法以及AMS 14C测年、光释光测年和GIS的空间分析等技术手段,对山西五台山北麓断裂的晚第四纪活动特征进行了研究。百万年尺度-低温热年代学:主要采用磷灰石裂变径迹方法,结合前人在这一地区的热年代学研究数据,揭示五台山体新生代隆升剥露过程以及其与断层活动的关系,并对山西地堑系的隆升机制和裂谷活动的起始时间进行了讨论。五台山自北台顶向下至山前断层附近的一个高程剖面上采集了5个花岗岩样品,样品的裂变径迹年龄介于64.8-80.9Ma之间,高程和年龄无明显的正相关,表明在约65-87 Ma之间经历一个快速的冷却事件;平均封闭径迹长度在11.3-13.4μm;数值模拟结果表明8±5 Ma之前为缓慢隆升期,8±5 Ma以来为快速隆升期,这个快速冷却过程应该代表了山西地堑系(至少代表其北段)开始形成的时间。另外,通过断裂下盘山体的海拔高度和断裂上盘盆地的沉积厚度,我们得到8±5Ma以来五台山北麓断裂的平均垂向滑动速率约0.21~1.07mm/a。千年尺度-探槽方法:本文以五台山北麓断裂繁峙段的地质地貌为研究对象,分别在山西省繁峙县的大峪村和岗里村两地断裂沿线进行了无人机测量。通过三维结构的运动重建技术(Structure from Motion,SfM)进行影像数据处理,得到高精度点云数据,并通过进一步处理获得了分辨率达0.5 m的高清断错地貌正射影像(DOM)和数字高程模型(DEM)。通过对典型地区的详细野外调查和探槽手段对该段晚第四纪的活动性进行研究,得到断层晚第四纪以来主要是以正倾滑运动为主,同时我们在五台山北麓断裂沿线的大峪村、岗里村等地开挖了两个探槽,并进行了断错地貌分析和晚第四纪滑动速率计算。两个探槽共采集了11个光释光样品和5个14C样品,得到约20 ka以来的断层垂向滑动速率不低于0.4mm/a,近18 ka来该段发生过至少两次古地震事件。古地震事件和滑动速率分析表明,五台山北麓断裂晚第四纪尤其是全新世以来活动强烈,且不同段落存在明显的活动性差异。两种不同时间尺度获得的五台山北麓断裂的平均垂向滑动速率比较一致,表明其自开始活动以来处于比较强烈的构造运动状态。
【关键词】：五台山 磷灰石裂变径迹 隆升-剥露 五台山北麓断裂 滑动速率
【学位授予单位】：中国地震局地质研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P542.3;P315.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 0 前言10-16
• 0.1 研究现状10-11
• 0.2 选题依据11-13
• 0.3 研究方法与技术路线13-15
• 0.3.1 研究方法13-15
• 0.3.2 研究技术路线15
• 0.4 完成的工作量15-16
• 1 研究区区域地质概况及相关特征16-30
• 1.1 区域构造背景16-19
• 1.2 山西地堑系特征19-23
• 1.3 研究区区域地层分布23-30
• 1.3.1 区域地貌背景23-26
• 1.3.2 地层分布26-29
• 1.3.3 研究区主要断裂带29-30
• 2 低温热年代学研究30-36
• 2.1 裂变径迹定年的基本原理与方法30-33
• 2.2 裂变径迹年代在地质上的意义及主要应用33-35
• 2.3 磷灰石裂变径迹在伸展隆升剥露作用下的应用分析35-36
• 3 五台山地区的低温热年代学研究36-47
• 3.1 前言36-38
• 3.2 裂变径迹年代测定实验流程38-40
• 3.3 裂变径迹结果及热历史模拟40-44
• 3.4 晚新生代断层倾滑过程44-47
• 4 无人机低空测绘技术在地学中的应用47-54
• 4.1 无人机低空测绘技术原理47
• 4.2 主要工作流程与技术要求47-54
• 4.2.1 图像采集47-48
• 4.2.2 图像处理48-49
• 4.2.3 研究区无人机测绘工作内容49-54
• 5 探槽与古地震研究方法54-70
• 5.1 探槽古地震研究方法及原理54-58
• 5.1.1 古地震的研究技术55
• 5.1.2 古地震测年技术55-57
• 5.1.3 古地震研究在不同类型断层中的应用57-58
• 5.2 研究区探槽研究工作58-70
• 5.2.1 野外探槽工作方法58-59
• 5.2.2 五台山北麓断裂带古地震研究现状59-63
• 5.2.3 大峪村探槽R1开挖研究63-66
• 5.2.4 岗里村探槽R2开挖研究66-70
• 5.2.5 本章小结70
• 6 主要认识与不足70-72
• 6.1 主要认识与结论70-71
• 6.2 一些进展71
• 6.3 存在的问题71-72
• 参考文献72-81
• 致谢81-82
• 附录82

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