冰川漂砾与基岩断层面光释光测年探索

发布时间：2020-06-09 01:22

【摘要】：在我国西北地区广泛发育的各种被断错的河流阶地、冰水漂砾沉积等以及强震崩塌岩体与基岩断层陡坎,如何准确测定这些晚更新世以来形成的地貌面或岩体的年龄从而获取断层活动年代及速率是一难题。宇宙成因核素测年已被广泛用于确定冰川漂砾、基岩断层陡坎年代,估算侵蚀速率等。例如基于基岩断层面宇宙成因核素浓度随时间逐渐积累且与断层活动期次、位错量存在定量关系,各种宇宙成因同位素测年方法已被用于确定基岩断层的强震发生时间和期次、同震位移、活动速率(Zreda and Noller,1998;Mitchell et al.,2001;Benedetti et al.,2002;Hippolyte et al.,2006;Schlagenhauf et al.,2011;Mechernich et al.,2018;Tesson and Benedetti,2019),为研究活动断层特别是基岩断层的长期强震活动历史提供了新途径。然而对于砾径较小的冰川漂砾,如何判定其后期是否经历了再搬运?对于强震复发周期只有数百年至千年的活动基岩断层面,其累积的宇宙成因核素浓度极低导致分辨率古地震事件分辨率较低。宇宙成因核素测年极为耗时的制靶过程和极为昂贵的测试费均令人望而却步。利用大地测量技术研究活动断层的蠕滑和粘滑过程是近来年的一个热点,如何判定活动断层在全新世时期的活动方式(蠕滑还是粘滑)并获取其活动速率及演化过程依旧是一挑战。近年来岩石表层光释光测年方法被成功应用于测定基岩壁画的年龄、限定冰川活动的时间、估算岩石稳态侵蚀速率等等(如Sohbati et al.,2012a,2018;Lehmann et al.,2018;Jenkins et al.,2018)。岩石表层光释光测年的基本原理是:暴露于太阳光下的岩石表层光释光信号会被晒退,信号晒退的深度随着岩石暴露时间的延长而增加,当岩石表层被沉积埋藏后其释光信号又开始积累。利用岩石表层残留光释光信号与暴露(埋藏)时间和深度的定量关系,有可能推算该岩石的暴露和埋藏年龄及光晒退历史。相对简单、便宜的岩石表层光释光测年新技术是否可用于确定冰川漂砾的暴露年代并判定其暴露与埋藏历史?如何利用光释光方法获得基岩正断层面的活动方式(蠕滑还是粘滑)、期次、时间和位移?如何获得岩石实际的侵蚀速率与暴露年龄?为了回答上述问题,我们选择已知~(10)Be暴露年龄的帕米尔冰川漂砾和狼山一处保存较完整基岩正断层面作为研究对象,通过对其采用不同的切片技术、不同温度的红外信号测量、再归一化校正测量信号、残余光释光-深度曲线拟合、晒退程度(半饱和深度)的对比、理论公式推导、数据分析等探索研究,以冰川漂砾和基岩正断层为研究对象,系统地探索了该技术在约束百年-千年尺度侵蚀速率和断层滑动模式中的应用,获得了如下新进展:1)改进了岩片样品制备技术,首次实现了对0.2 mm厚岩片的释光信号测量,有效提高了岩石表层光释光信号测量的空间分辨率,同时也免去了实验室辐照源标定;2)测量了帕米尔高原片麻岩冰川漂砾钾长石多种释光信号的残余光释光-深度曲线,并评估了采用不同释光信号的光晒退特征推算暴露年龄的可行性;3)建立了利用基岩正断层面残余光释光-深度曲线以及光释光半饱和深度-高度曲线划分断层粘滑和蠕滑的新方法,约束了内蒙古狼山基岩正断层约5000年以来的活动时间、位移量及滑动模式。
【图文】：

图 0 1 本论文研究的技术路线框图前人发表的成果提供了理论基础。实验室已经初步建立了岩片释光前处理及测量方法及流程(Liu et al., 2019)。我们已经在公格尔采集了冰川漂砾和基岩

18 mm 处的残留光释光信号几乎为零。该图也表明，岩石光释光信号的光晒退速率随深度增加而减慢，，逾深逾难晒退。图1 1 花岗岩砾石曝光后残留光释光信号与深度、曝光时间的关系(Sohbati et al., 2012a)1.2.2 岩石表层埋藏测年
【学位授予单位】：中国地震局地质研究所
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P343.6;P597.3

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本文编号：2703957