【摘要】：在我國(guó)西北地區(qū)廣泛發(fā)育的各種被斷錯(cuò)的河流階地、冰水漂礫沉積等以及強(qiáng)震崩塌巖體與基巖斷層陡坎,如何準(zhǔn)確測(cè)定這些晚更新世以來(lái)形成的地貌面或巖體的年齡從而獲取斷層活動(dòng)年代及速率是一難題。宇宙成因核素測(cè)年已被廣泛用于確定冰川漂礫、基巖斷層陡坎年代,估算侵蝕速率等。例如基于基巖斷層面宇宙成因核素濃度隨時(shí)間逐漸積累且與斷層活動(dòng)期次、位錯(cuò)量存在定量關(guān)系,各種宇宙成因同位素測(cè)年方法已被用于確定基巖斷層的強(qiáng)震發(fā)生時(shí)間和期次、同震位移、活動(dòng)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),為研究活動(dòng)斷層特別是基巖斷層的長(zhǎng)期強(qiáng)震活動(dòng)歷史提供了新途徑。然而對(duì)于礫徑較小的冰川漂礫,如何判定其后期是否經(jīng)歷了再搬運(yùn)?對(duì)于強(qiáng)震復(fù)發(fā)周期只有數(shù)百年至千年的活動(dòng)基巖斷層面,其累積的宇宙成因核素濃度極低導(dǎo)致分辨率古地震事件分辨率較低。宇宙成因核素測(cè)年極為耗時(shí)的制靶過(guò)程和極為昂貴的測(cè)試費(fèi)均令人望而卻步。利用大地測(cè)量技術(shù)研究活動(dòng)斷層的蠕滑和粘滑過(guò)程是近來(lái)年的一個(gè)熱點(diǎn),如何判定活動(dòng)斷層在全新世時(shí)期的活動(dòng)方式(蠕滑還是粘滑)并獲取其活動(dòng)速率及演化過(guò)程依舊是一挑戰(zhàn)。近年來(lái)巖石表層光釋光測(cè)年方法被成功應(yīng)用于測(cè)定基巖壁畫的年齡、限定冰川活動(dòng)的時(shí)間、估算巖石穩(wěn)態(tài)侵蝕速率等等(如Sohbati et al.,2012a,2018;Lehmann et al.,2018;Jenkins et al.,2018)。巖石表層光釋光測(cè)年的基本原理是:暴露于太陽(yáng)光下的巖石表層光釋光信號(hào)會(huì)被曬退,信號(hào)曬退的深度隨著巖石暴露時(shí)間的延長(zhǎng)而增加,當(dāng)巖石表層被沉積埋藏后其釋光信號(hào)又開(kāi)始積累。利用巖石表層殘留光釋光信號(hào)與暴露(埋藏)時(shí)間和深度的定量關(guān)系,有可能推算該巖石的暴露和埋藏年齡及光曬退歷史。相對(duì)簡(jiǎn)單、便宜的巖石表層光釋光測(cè)年新技術(shù)是否可用于確定冰川漂礫的暴露年代并判定其暴露與埋藏歷史?如何利用光釋光方法獲得基巖正斷層面的活動(dòng)方式(蠕滑還是粘滑)、期次、時(shí)間和位移?如何獲得巖石實(shí)際的侵蝕速率與暴露年齡?為了回答上述問(wèn)題,我們選擇已知~(10)Be暴露年齡的帕米爾冰川漂礫和狼山一處保存較完整基巖正斷層面作為研究對(duì)象,通過(guò)對(duì)其采用不同的切片技術(shù)、不同溫度的紅外信號(hào)測(cè)量、再歸一化校正測(cè)量信號(hào)、殘余光釋光-深度曲線擬合、曬退程度(半飽和深度)的對(duì)比、理論公式推導(dǎo)、數(shù)據(jù)分析等探索研究,以冰川漂礫和基巖正斷層為研究對(duì)象,系統(tǒng)地探索了該技術(shù)在約束百年-千年尺度侵蝕速率和斷層滑動(dòng)模式中的應(yīng)用,獲得了如下新進(jìn)展:1)改進(jìn)了巖片樣品制備技術(shù),首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)0.2 mm厚巖片的釋光信號(hào)測(cè)量,有效提高了巖石表層光釋光信號(hào)測(cè)量的空間分辨率,同時(shí)也免去了實(shí)驗(yàn)室輻照源標(biāo)定;2)測(cè)量了帕米爾高原片麻巖冰川漂礫鉀長(zhǎng)石多種釋光信號(hào)的殘余光釋光-深度曲線,并評(píng)估了采用不同釋光信號(hào)的光曬退特征推算暴露年齡的可行性;3)建立了利用基巖正斷層面殘余光釋光-深度曲線以及光釋光半飽和深度-高度曲線劃分?jǐn)鄬诱郴腿浠男路椒?約束了內(nèi)蒙古狼山基巖正斷層約5000年以來(lái)的活動(dòng)時(shí)間、位移量及滑動(dòng)模式。
【圖文】：

圖 0 1 本論文研究的技術(shù)路線框圖前人發(fā)表的成果提供了理論基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)初步建立了巖片釋光前處理及測(cè)量方法及流程(Liu et al., 2019)。我們已經(jīng)在公格爾采集了冰川漂礫和基巖

18 mm 處的殘留光釋光信號(hào)幾乎為零。該圖也表明，巖石光釋光信號(hào)的光曬退速率隨深度增加而減慢，，逾深逾難曬退。圖1 1 花崗巖礫石曝光后殘留光釋光信號(hào)與深度、曝光時(shí)間的關(guān)系(Sohbati et al., 2012a)1.2.2 巖石表層埋藏測(cè)年
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地震局地質(zhì)研究所
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P343.6;P597.3

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本文編號(hào)：2703957