本文關鍵詞：基于高分辨率粒度、磁化率分析的黃土地層劃分與古地震研究

  更多相關文章： 古地震研究 洞峪溝剖面 黃土 粒度與磁化率分析 Heinrich事件 精細分層

【摘要】：探槽技術是目前古地震研究的重要手段,結合測年技術可以限定古地震事件的發(fā)生年代與地震復發(fā)間隔,但在事件發(fā)生的時間與古地震序列識別的完整性等方面仍存在較大的不確定性和局限性。特別是那些厚度大且層理不清的地層,比如黃土地層,不僅因層理不清而導致斷層難以識別,而且目視解譯難以區(qū)分沉積內部的細層理,這些嚴重影響了斷層位置的識別和古地震事件發(fā)生時間的判定。因此,如何提高黃土地區(qū)古地震識別的準確性和古地震序列的完整性,降低古地震事件判定的不確定性,是我們目前面臨的一個亟待解決的問題。山西洞峪溝剖面位于山西臨汾盆地北東角,橫跨霍山山前斷裂帶,不僅保存較好的黃土沉積序列,還揭露了明顯的地層錯斷事件,是開展識別黃土地層內古地震事件的理想場所。因此,本研究以該黃土剖面為實驗場地,開展基于高分辨率粒度、磁化率分析的黃土地層劃分與古地震識別研究。根據目視解譯,徐岳仁(2012)將洞峪溝剖面主斷層(F1)的上下盤分別劃出了10層與12層,在斷層上、下盤分別識別出了4層與5層古土壤。以兩盤的古土壤層作為對應的標志層,根據從上到下逐步對應的方法,識別出了5次事件,最老的兩次分別發(fā)生在d8和d6形成之前；第三次地震事件發(fā)生在d6形成之后;第四次地震事件發(fā)生在d4形成之后；第五次地震事件發(fā)生在d2形成之后。其中最新三次事件垂直錯開了u2、u4和u6三層古土壤,累積位移量為0.7m、1.6m、2.7m,反映三次事件分別產生了0.7m、0.9m和1.1m的垂直同震位移。結合光釋光的測年結果,這三次事件的時間分別為23.3ka、32.8ka、47.4ka。平均復發(fā)間隔達到11ka,這與前人研究的2000年的復發(fā)間隔不一致。目視解譯是否存在漏記可能是造成該問題的關鍵因素。科學家們曾經針對古地震序列的完整性問題在湖湘沉積展開研究,用粒度與磁化率分析有效的識別出了古地震事件,不僅有限的延長了古地震紀錄還保證了該紀錄的完整性。為此,我們試圖利用具有相似特征的連續(xù)風成黃土堆積,也采用高分辨率的粒度與磁化率分析來識別古地震,以延長黃土地區(qū)的地震紀錄并彌補其完整性的不足。首先,洞峪溝剖面高精度的粒度與磁化率變化曲線具有較強的波動性。結合測年結果與其他地區(qū)的氣候曲線進行對比,發(fā)現(xiàn)該剖面的粒度、磁化率曲線與末次冰期的氣候曲線有很好的一致性。曲線上所表現(xiàn)出來的波動時間剛好對應于末次冰期的6次哈因里奇事件。也就是說,該曲線上幾乎所有的波動都與氣候變化相關,不存在非氣候成因(構造成因)的異常波動,因此,我們不能通過黃土的粒度、磁化率曲線有效識別出震積層遺跡。其次,古地震事件識別和發(fā)生時間估計的精度很大程度上依賴于黃土分層的精度,黃土目視分層通常僅僅劃分到到相間排列的黃土層和古土壤層。根據高分辨率的粒度與磁化率分析我們獲得了洞峪溝黃土剖面的精細分層,界定了各層的厚度和邊界。依據細分層和斷層兩盤地層對應關系,將u6層沉積以來的三次斷錯事件的發(fā)生位置和時間作了再限定,它們分別發(fā)生在u5-7、u4以及u2的頂部,對應斷層上盤埋深7.1 m、4.7 m、2.9 m。根據釋光測年結果以及斷層上盤地層的平均沉積速率,推測三次斷錯事件發(fā)生的時間分別在48.1±1.5-43.2±2.5ka之間接近45.8 ka、35.0±2.4-30.6±1.3ka之間接近32.8 ka、26.4±0.8-20.9±0.7ka之間接近23.3 ka。根據三次黃土-古土壤沉積旋回的厚度差,判定三次地震的同震垂直位移分別為0.5 m、0.4 m和1.3 m,累計位移2.2 m。與過去對霍山山前斷裂帶其它段落的研究結果對比,洞峪溝剖面所在地的斷層段活動性明顯較弱,垂直滑動速率(0.05mmm/a)比洞峪溝以北段小一個數量級,地震活動周期(11ka)比洞峪溝以北段長數倍,而且在全新世沒有地震發(fā)生。因此,霍山山前斷裂帶和1303年洪洞8級地震的地表破裂帶的南端都不在洞峪溝以南的蘇堡,應該北移至廣勝寺附近。依據高精度粒度與磁化率變化曲線的地層分層方法,為有效降低黃土地區(qū)古地震研究的不確定性提供了一種很好的參考。最后,根據粒度與磁化率分析,我們還發(fā)現(xiàn)了顯著的H5氣候事件。洞峪溝剖面斷層上盤高分辨率的粒度與磁化率及測年結果顯示,粒度和磁化率記錄大致以對應H5事件的47.3 ka為分界點分為前后兩個時期。早期(67.7-47.3 ka)粗粉砂(20-63 μm)和砂含量(63μm)整體較低而磁化率較高,晚期(47.3-13.0ka)粗粉砂含量和砂含量整體較高而磁化率較低,反映早期亞洲冬季風較弱而夏季風較強,晚期亞洲冬季風明顯增強而夏季風明顯減弱。這一以H5事件(-47.0ka)為分界點的末次冰期氣候演化模式在東亞、東地中海乃至北美均可以對比,可能是北極地區(qū)冰量在這一時期得到顯著發(fā)展,導致東亞乃至北半球氣候向寒冷方向發(fā)生顯著變化。這一認識對深入理解東亞MIS3氣候演化趨勢具有重要意義。當然,這一初步認識需要在以后的高分辨率研究中得到進一步檢驗。
【關鍵詞】：古地震研究 洞峪溝剖面 黃土 粒度與磁化率分析 Heinrich事件 精細分層
【學位授予單位】：中國地震局地質研究所
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P535;P315
【目錄】：

• 摘要4-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 選題依據與研究意義12-13
• 1.2 本文主要解決的問題13
• 1.3 古地震的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.4 研究思路與技術手段17-18
• 1.4.1 研究思路17-18
• 1.4.2 技術手段18
• 1.5 主要工作量18-19
• 1.6 研究成果及創(chuàng)新點19-21
• 1.6.1 研究成果19-20
• 1.6.2 創(chuàng)新點20-21
• 第2章 研究區(qū)概況21-27
• 2.1 地質背景21-23
• 2.2 氣候背景23-24
• 2.3 洞峪溝剖面的沉積序列24-27
• 第3章 野外采樣與實驗方法及實驗結果27-38
• 3.1 野外采樣27
• 3.2 實驗方法27-33
• 3.2.1 光釋光(OSL)實驗27-31
• 3.2.2 粒度分析實驗31-32
• 3.2.3 磁化率實驗32-33
• 3.3 實驗結果33-38
• 3.3.1 光釋光(OSL)實驗結果33-34
• 3.3.2 粒度與磁化率實驗結果34-38
• 第4章 基于高分辨率粒度與磁化率分析識別氣候與構造事件38-45
• 4.1 粒度與磁化率分析在河湖相沉積物中古地震的研究應用38-40
• 4.2 基于粒度與磁化率分析識別黃土地區(qū)古地震40-41
• 4.3 粒度與磁化率記錄到的顯著的Heinrich 5事件41-44
• 4.4 本章小結44-45
• 第5章 基于高分辨率的粒度與磁化率分析提高古地震研究的精度45-55
• 5.1 基于粒度與磁化率分析精細劃分黃土地層45-52
• 5.2 古地震事件發(fā)生的位置、時間等相關參數的確定52-54
• 5.3 本章小結54-55
• 第6章 相關問題討論55-58
• 6.1 黃土區(qū)粒度與磁化率分析識別古地震的探討55-56
• 6.2 洞峪溝所在斷層段的活動性探討56-58
• 第7章 結論與展望58-60
• 7.1. 主要結論58-59
• 7.2. 展望59-60
• 參考文獻60-67
• 致謝67-69
• 作者簡介69-70
• 在讀期間發(fā)表的主要論文70
• 碩士期間參加的課題70-71
• 附錄71-151

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本文編號：1035819