重结晶碳酸盐ESR年代学在碳酸盐岩基岩区断层和滑坡活动性研究中的应用进展

开展发震断层活动历史研究是地震、滑坡等自然灾害研究和防治的基础,年代测定一直是断层活动历史研究的热点和难点。在缺乏第四纪沉积物的碳酸盐岩基岩区,宇生核素暴露测年是确定断层活动历史的主要手段,但测年结果受曝露面表面风化、侵蚀和溶蚀作用影响较大。碳酸盐是ESR年代学研究的主要测年矿物之一,可以测量碳酸盐的结晶年龄。在碳酸盐岩基岩区的大型断层面和滑坡滑动面上,因高速摩擦生热可形成重结晶碳酸盐,为ESR测年提供了可靠的测年计时零点,有望通过ESR测年法获得重结晶碳酸盐的结晶年龄,即断层和滑坡最近一次的活动时代。以往用于ESR测年的碳酸盐都是自生碳酸盐,如珊瑚、石笋、文石等,尚未对断层和滑坡滑动面上的重结晶碳酸盐开展过相关研究。因此,文中介绍了重结晶碳酸盐ESR测年的最新研究,以丽江-小金河断裂剑川剖面的断层面和小江断裂与则木河断裂交会处的巧家滑坡后缘滑动面上的重结晶碳酸盐为研究对象,通过微观结构观察、热退火实验、光晒退实验及与前人的沉积物14C和光释光测年结果进行比对等,对将重结晶碳酸盐ESR测年法用于碳酸盐岩基岩区断层和滑坡活动性分析的可行性和可靠性进行分析和论证,并建立了重结晶碳酸盐ESR测年技术,该技术可广泛地用于碳酸盐岩基岩区的断层和滑坡活动历史研究。

断裂带方解石脉ESR定年研究及其对龙蟠-乔后断裂剑川段活动性的指示

龙蟠-乔后断裂带作为川滇菱形块体的一条大型边界断裂,构造运动强烈,地震活动频繁,发生多次5级以上地震,造成了重大的财产损失和人员伤亡,因此十分有必要加强对该断裂带的活动性研究,并评估其地震危险性。龙蟠-乔后断裂剑川段河南村断层剖面发育厚层方解石脉,为断层定年提供了十分宝贵的材料。文中利用ESR法对该剖面的方解石脉开展了测年研究,得到4件方解石脉样品(HNC-ESR01、HNC-ESR02、HNC-ESR03、HNC-ESR04)的年龄分别为(7.1±0.8)ka、(7.1±0.9)ka、(7.3±1.7)ka、(6.9±1.5)ka,年龄数据集中,平均年龄为(7.1±1.3)ka,指示该断层在不晚于距今(7.1±1.3)ka的时间段内发生过活动。年龄结果与该地区探槽工作揭示的古地震事件发生时间((6130±30)~(6320±40)a BP)在误差范围内吻合,表明断裂带方解石脉ESR定年是活动断裂和古地震研究的一种有效的年代学方法。但需要注意的是,ESR年龄仍存在误差较大的问题,在后续工作中需要进一步完善。另外,文中采用了5种拟合函数(LIN、SSE、DSE、EXP+LIN、D_(gamma))计算方解石脉样品的等效剂量值,结果表明,SSE函数提供了最佳的拟合效果。

河北沧州小山火山的ESR年代学研究

河北沧州小山火山是河北平原,包括华北平原少有的出露地表的第四纪火山,也可能是华北平原区最后一个活动的火山。因此,此火山极其重要,可是至今没有确切的年代学数据。本次研究分别从小山火山地表和钻孔中采集了7个样品,进行了电子自旋共振测年。每个样品都分选出了石英颗粒,这表明火山堆积物不是纯的凝灰岩,而是火山活动时,同时带有地表物质的混入。样品ESR测年结果在误差范围内一致,平均值为41.4±8.6ka。小山火山活动可能发生于41ka BP.,测年结果表明小山火山最后一次活动在晚更新世晚期。

晚第四纪以来香山-天景山断裂左旋走滑量研究

香山-天景山断裂是青藏高原东北缘弧形断裂带中一条重要的活动断裂,长期以来活动强烈,早期以挤压逆冲为主,可能在第四纪早期转变成以左旋走滑为主兼具逆冲性质的断裂。黄河在夜明山前缘穿过此断裂,在沙坡头大弯一带形成一个完美的"几"形拐弯。文中对沙坡头大弯一带黄河地貌、阶地特征、样品年龄进行了探查和分析测试,结果表明,距今170ka以来,香山-天景山断裂左旋位移量最大不超过880m,滑移速率<5.18mm/a。

长白山地区近代火山岩的ESR测年研究

在对火山灾害和潜在危险性评价中火山活动的时代起着极其重要的作用,但是,目前还没有成熟的测年方法能够对年轻火山岩直接定年。本文采用电子自旋共振(ESR)测年方法对年轻火山岩直接测年进行了尝试。所测年轻火山岩石英矿物中没有E′信号,有较弱的Ge中心信号,根据Ge中心信号获得了长白山三期近代火山岩的年龄,其中,气象站碱性流纹岩的ESR年龄约3930a BP,而气象站碱性流纹岩之下粗面岩的ESR年龄约为17500～20900a BP。

大荔人所在层位贝壳的电子自旋共振年龄

大荔人属早期智人中较古老的类型 ,在人类起源研究中具有重要意义。采用电子自旋共振 (ESR)测年技术直接测定了采自大荔人所在层位的 3个贝壳样品的年龄 ,同时 ,进行了铀系测年分析 ,根据贝壳ESR的年龄结果 ,大荔人可能老于距今 2 50ka。

河北省阳原六棱山北麓断裂古地震年代学的初步研究

六棱山北麓断裂位于阳原盆地南缘，是一条总体走向北东东、倾向北北西的倾滑正断裂。它的断错地貌在河北阳原独山堡发育最好且保存完整。在独山堡六棱山北麓断层陡坎前缘开挖了２个探槽，共揭示出２次古地震事件；采集了多个测年样品，经红外释光（ＩＲＳＬ）测年技术测定。

现代(零年龄)沉积物样品的 IRSL 信号及其等效剂量值

分别从不同地点采集了不同沉积类型和粒径大小的２个现代样品。经红外释光（ＩＲＳＬ）信号检测表明，粒径为细砂以下样品的天然ＩＲＳＬ信号强度极小，已被相当彻底地光晒退；而粗砂样品则保留着相当水平的天然ＩＲＳＬ信号。这对于ＩＲＳＬ测年和物理模型的检验具有重要意义。

不同沉积环境相样品的释光古剂量比对

从天山北麓采集了晚第四纪风成、冰水相和河流相的粉砂样品，对它们进行了热释光、绿光释光和红外释光的古剂量测定。结果表明，对于经充分光晒退的风积物样品，三者的测量结果没有差别，而对于曝光不足的冰水相样品。

北京高丽营断层事件年代学研究

断层的活动时代是活动构造、古地震和新构造等研究中的重要内容 ,也是目前的难点所在。确定断层最新一次活动事件的年代通常有两种途径 :一是通过测定断层活动产物 (如断层泥、断层破碎物、崩积楔等 )的年龄来确定断层事件的年代 ;二是通过测定断层错动的最新地层及其上覆未错动的最老地层的年龄 ,来获得活动年代的上下限年龄。根据沿高丽营断层在房山坨里至永定河一带所观察到的活动断层的具体特征 ,分别采用了上述两种途径和相应的测年技术 ,给出了芦井、晓右营、辛开口和长辛店等地断层的最后一次活动的大致年代。高丽营断层至少有过 3次活动 ,分别发生在距今 2 70～ 36 0 ,130～ 140和 1.8～ 4 .2ka。

宁波地区第一硬土层的年代

在长江三角洲、钱塘江及东海陆架广摘要大地区的晚第四纪地层中发育若干层厚度不等的暗绿色、黄褐色的硬质黏土层,简称硬土层.最上面的硬土层称'第一硬土层',第一硬土层之上为海相地层.第一硬土层一直被认为是全新统的基底而被作为划分全新统与更新统的重要标志层.文中对采自宁波地区第一硬土层及上覆海相层和下伏地层中的19个样品进行了光释光测年和14 C测年,结果表明,第一硬土层的母体形成于45～55ka BP,它并非连续分布,局部被后期海侵剥蚀而未保留,与上覆海侵层是突变关系.在宁波地区,全新世的底界不能简单地划在第一硬土层和海相层之间,海侵可能早在晚更新世末期就开始发生了.

长白山地区最近一次火山喷发的热释光年龄

长白山天池在近代和历史时期有过多次喷发 ,目前仍具潜在喷发危险。因此 ,确定最后一次喷发的时代具有重要意义。在长白山白云峰至天池的坡上采集了粗面岩样品 ,通过热释光测年法中的前剂量技术测定 ,获得了各样品的 TL年龄 ,由于原先的粗面岩受到了后期火山活动时岩浆的高温烘烤 ,其热释光年龄代表了天池最后一次喷发的时代 ,距今约 5 33± 2 6

云南腾冲马鞍山最后一次喷发的热释光年龄

云南腾冲火山区是我国少数几个近代有火山活动的地区之一 ,它由多座第四纪火山组成。其中马鞍山是规模较大 ,可能喷发较晚的一处火山。从马鞍山火山锥附近采集了 2个火山岩样品 ,进行了热释光测年分析。热释光年龄表明马鞍山最后一次大规模的火山喷发发生在全新世 ,可能距今约 2 5 0 0～ 35 0 0年。

现代沉积物石英E’心的ESR测量

第四纪碎屑沉积物测年，尤其是对老于距今二十万年以上的样品，是目前第四纪年代学中的难点。ESR是可望能够直接测定这类样品的测年方法之一。本文详细测量了从不同地区采集的现代沉积样品石英E’心的吉剂量值，其结果都小于4000Gy。这与实验室光晒退结果推测的并不一致。可能E’心存在目前还没有被了解的适合测年的内在原因，对于E’心能否真的用于沉积物测年有待于进一步的研究。

长白山天池火山顶部黄色物质成因的初步探讨

长白山天池火山是中国著名的火山,全新世以来有过多次喷发。在长白山天池火山顶部局部地区发育1套黄色碎屑物质。但是,对于这套黄色物质的成因,一直存有争议。根据1980年5月18日美国圣海伦斯火山喷发的研究成果,以及长白山天池火山顶部黄色物质的化学成分、产出特征等,我们初步推测其成因为"千年喷发"时热水交代作用的产物,而不是一次独立的火山喷发事件的产物。

北京延庆盆地50万年以来的主要构造事件及年代学的初步研究

延庆盆地是一个位于燕山山脉南部的晚新生代形成的小型断陷盆地,通过对延庆盆地系统的野外调查,根据延庆盆地的地貌、沉积物、断裂活动等特征,初步认为延庆盆地在过去约50万年曾发生过三次对盆地地貌和沉积环境演化发生过重要影响或改变盆地演化过程的重大构造事件.针对上述三次构造事件,采集了适当的测年样品,经电子自旋共振(ESR)、红外释光(OSL)测年技术等测定,得出了延庆盆地三次主要构造事件发生的可能年代,分别发生在距今40万年—35万年、距今15万年—10万年和距今1.8万年—1.2万年.

安徽南陵NW向第四纪断层的发现及其意义

在中国东部地区,很难见到错动第四纪地层的断层剖面。在安徽省南陵县南陵至繁昌公路西侧,离南陵县城约2km处(30°55′456″N;118°17′774″E),见到南陵断层错动第四纪地层的剖面,此断裂在卫星影像上有所显示,但是,仅局限于南陵盆地南侧,其西北端终止于小丹阳-方山断裂,长度只有20km,走向NW,断面倾向SW。剖面中,断层由2条小断层组成,至少显示2期活动,第1期在中更新世之前,可能在早更新世;第2期则在中更新世或以后。最新活动为逆冲性质,逆冲位错量有40cm。此剖面显示在中国东部地区NW向断层虽然规模小但活动新。

沉积物电子自旋共振测年现状

对于距今老于20万年的碎屑沉积物,目前还没有一种成熟可靠的测年技术。根据实验模拟、理论推测和少量实际测量表明,如果采用适当的电子自旋共振(ESR)信号中心和测量参数,ESR可以测定含石英沉积物最后一次曝光的年龄,其测年范围可望覆盖整个第四纪。因此,ESR测定第四纪沉积物具有极大的发展潜力,并已开始被研究第四纪、新构造和环境变化等方面的国内学者所接受。但是,目前给出的ESR年龄的可靠性有多大、与真实年龄之间有多大的差异等仍属未知。目前ESR测定沉积物年龄仍是一种未完全成熟的测年方法。

瓷器热释光高温峰测年的初步研究

对陕西耀州窑4个古瓷器碎片的热释光高温峰测量的结果表明,瓷器样品具有天然热释光信号,而且,其信号增长呈良好的线性,高温峰可以用于瓷器的年龄测定和真假鉴定之中,瓷器热释光高温峰技术有望成为热释光测定瓷器年龄的一个方法。