重建断层的黏滑(seismic slp)和蠕滑(creep)历史对于更好地了解断层活动和地震危险性评估至关重要。近年来, 利用大地测量技术研究活动断层的蠕滑和黏滑过程成为一个研究热点。然而, 在地质历史时期(如百年尺度以上), 如何判断活动断层的滑动方式(黏滑或蠕滑), 并获取其滑动速率仍然是一项挑战。文中基于近十年来发展的岩石表层光释光测年方法, 结合内蒙古狼山断裂花岗岩样品的光释光晒退参数进行理论模拟, 得到了基岩正断层发生黏滑、 蠕滑和崩积楔侵蚀等情形的光释光晒退模型。模拟结果表明, 该方法能够有效区分断层的黏滑和蠕滑, 获得相应的活动期次和位移量, 并且有潜力记录崩积楔侵蚀。文中还分析了该方法区分断层活动方式、 期次的时间分辨率和获得位移量的空间分辨率。
中国西部青藏高原等地区往往缺乏可供AMS 14C测年的炭屑、 植物残体等物质, 开展传统的14C测年有一定难度。然而, 这些地区的现代地表常生长着大量草本植物, 在其第四纪沉积物中均发现了丰富的植硅体。探索新的植硅体测年技术流程, 可为中国西部地区的第四纪沉积物提供新的有效测年途径。植硅体以其自身的广泛分布性、 结构稳定性和保存完整性, 在测年应用中具有特殊优势, 尤其是植硅体碳可用于14C测年。然而, 植硅体碳的14C年龄存在高估问题, 这可能是由于前处理过程中的快速氧化作用和高温作用破坏了其结构的稳定性和封闭性, 需依据其化学组成和某些物理性质变化识别其结构在高温环境下的细微改变。植硅体作为特殊的非晶质含水SiO2, 其热释光(Thermoluminescence, TL)与光释光(Optically stimulated luminescence, OSL)信号具有测年潜力, 可作为直接比对和替代植硅体14C测年法的另一测年手段, 同时其释光性质变化可能对识别其物理结构变化具有参考价值。文中以从干稻草中提取的现代植硅体样品为例, 对其进行了一系列条件实验, 从而确定了植硅体OSL与ITL165 信号的具体测试流程, 并进行了不同给定剂量的剂量恢复实验, 以探讨其剂量-信号的响应关系及测试流程的可行性和可靠性。结果表明, 天然植硅体颗粒存在稳定且易晒退的OSL信号, 在较高给定剂量(850Gy)的条件下植硅体存在较显著且稳定的165℃ TL峰, OSL信号与ITL165 信号均有潜力应用于测年研究, 但需要已知年龄的样品进行检验。与此同时, 不同退火温度加热后的ITL500 曲线具有识别植硅体释光性质和物理结构变化的潜力, 退火温度升高至300~350℃时植硅体的结构开始发生改变, 至约600℃时已发生不可逆的结构改变且逐渐敏化。这也意味着在提取植硅体的过程中应尽可能使用湿式氧化法而非干灰化法, 以避免植硅体的结构封闭性遭受破坏, 从而造成植硅体碳的AMS 14C年龄被高估。
就地宇宙成因核素测年是基岩断层面和滑坡、 崩塌体古地震研究中至关重要的年代测定方法之一, 其测定的目标矿物较多。石英因其成分简单、 分布广泛且易于进行化学处理而成为就地宇宙成因核素测年中的一种理想测年矿物。从野外采集的岩石中分离出纯石英是就地宇成核素测年实验的首要步骤, 同时也是一个关键环节。常规的HF/HNO3蚀刻分离提纯石英的方法耗时长、 效率低, 影响就地宇宙成因核素测年方法在活动构造中的应用。文中报道了一种采用实验室集成的石英浮选提纯装置及提纯方法, 选取活动构造研究中2种宇成核素测年常用的长英质岩石样品——花岗质片麻岩和石英岩, 经破碎、 筛分出0.25~0.50mm粒径的颗粒作为试验样, 成功实现了石英与长石等杂质矿物的有效分离, 获得的石英组分中石英占90%以上, 效果显著。结果表明, 花岗岩类样品浮选分离后的石英组分再用HF/HNO3继续蚀刻2、 3次后, 石英中的Al含量降至200ppm以下, 完全满足宇宙成因核素测年的要求, 隐晶质的石英岩经过浮选分离再蚀刻提纯, 比全岩粉碎后直接提纯减少了一倍以上的时间。文中的浮选提纯装置和方法极大地减少了HF/HNO3蚀刻时的用酸量, 降低了成本, 同时也节省了蚀刻时间, 提高了宇成核素测年石英分离提纯的效率。同时, 还可为低温热年代学中提取锆石、 磷灰石的处理流程提供借鉴。
地震崩塌、 滑坡是较为严重的地震次生灾害, 研究地震崩塌、 滑坡发生的时代及其活动规律, 从而恢复断裂带古地震活动历史、 地震复发周期, 有助于地震危险性评价及地震灾害防御工作。文中选择秦岭北缘断裂带和华山山前断裂中段被历史文献记录的地震基岩崩塌、 滑坡为研究对象, 使用施密特锤测量416个岩块的反弹值, 并对其进行统计分析, 计算了崩塌、 滑坡体暴露岩石的风化因子, 讨论了施密特锤暴露测年法的分辨率, 评估了施密特锤测年的可靠性, 同时建立了古地震基岩崩塌、 滑坡历史记录年代与反弹值参数之间的关系曲线。结果表明: 施密特锤暴露测年方法提供了一种简单、 快速、 廉价、 无破坏的原位相对测年方法, 初步建立的岩石风化因子-年龄校正曲线为T=(19 723±888)×fw-(2 145±166), 基于该校正曲线, 可以对形成年龄>500a的基岩崩塌和滑坡进行分期, 为确定秦岭北缘古地震基岩崩塌、 滑坡形成时代提供一种新的相对测年手段。施密特锤岩石反弹值还可用来评估宇宙成因核素暴露测年样品是否存在先期暴露、 翻滚、 二次埋藏等复杂暴露历史带来的核素继承浓度问题, 帮助选择合格的宇宙成因核素测年样品的采集地点, 保证测年数据的可靠性, 提高测年效率。在秦岭北缘的气候和岩性条件下, 岩石经历2ka风化后, 表面强度减小约(25%±1%), 约1ka后减小(16%±1%), 约0.5ka后减小(15%±1%)。
喀喇昆仑断裂是青藏高原西部一条大型边界断裂, 调节了印度板块与欧亚板块的碰撞变形, 在青藏高原西部构造演化过程中扮演着重要角色。阿里地区断裂迹线清晰, 断错地貌显著, 显示出晚第四纪强烈活动的特征。目前, 断裂最近的强震活动时代、 复发间隔等地震活动性参数尚不清楚, 极大地限制了地震危险性评估的准确性。文中对阿里地区的断裂几何结构、 断错地貌进行了调查, 在扎西岗乡、 门士乡、 巴嘎乡等地对断错地貌面及断塞塘进行了光释光年代样品采集。研究结果表明, 断裂以扎西岗乡、 索多村为界分可为3段, 各段断裂结构及性质差异显著; 断裂最近的强震活动在扎西岗乡西、 门士乡东以及巴嘎乡一带, 时间分别约为2.34kaBP、 3.01kaBP及2.54kaBP。断裂最近的强震活动距今的时间可能已非常接近地震复发间隔, 其能量积累或已达到了非常高的程度, 再次发生强震事件的危险性很大, 需引起足够重视, 尽快对断裂的古地震事件、 复发间隔等地震活动性参数开展细致的研究。
在陆地表面系统，14C主要通过宇宙射线与大气和暴露岩石2个明显不同的介质发生核反应产生。在大气中生成的14C，由此建立的14C测年方法已广泛应用于考古学和古环境及地球各圈层的相互作用等方面的研究，推动了相关学科的发展；在基岩中产生的就地（in situ）14C，随着加速器质谱计探测灵敏度的提升，就地14C对地表过程的研究潜力开始得到广泛认可和关注，也已成为解决一些地球科学问题的重要方法。文中简要介绍了就地14C的形成机制、产率值、实验方法的历史与现状以及使用宇宙成因核素研究基岩正断层活动性方面的最近进展。
河流阶地作为古气候和古环境的重要载体,在研究古气候、古环境变化方面有着极其重要的作用。文中对南京市长江南岸全新世河流阶地的23m厚钻孔沉积物,采用细颗粒石英单测片再生法技术进行了系统的光释光(OSL)测年,并对沉积物中的植物碎片等进行了14 C测年,样品的OSL年龄和经树轮校正后的14 C 年龄吻合。测年结果表明,这批样品的光释光信号较强,部分层位释光测年分辨率可达百年尺度。该阶地堆积并不连续,主要堆积于距今0.26～1.9ka和7.9～9.1ka期间且沉积速率较快,而在1.9～7.9ka BP之间即全新世大暖期内存在一个明显的沉积间断期或地层缺失,这有可能是受长江河道摆动或侵蚀下切所致。钻孔的孢粉分析结果表明,古气候由7.9ka BP之前的相对温暖湿润转为1.9ka BP之后的相对温和湿润。
尝试运用沉积速率摇摆匹配方法来获得淤泥质泥炭系列样品的日历年龄,并与单个14 C年代、时序已知系列14 C年代的日历年龄进行对比。结果表明: 在采样厚度较小的情况下,沉积速率摇摆匹配方法可以获得较小的日历年龄区间,具有一定的优越性; 在采样数量足够多的情况下,系列14 C年代贝叶斯校正也可以获得理想的日历年龄区间。综合不同方法获得的结果,推测发生在海原断裂带石卡关沟的古地震事件最大概率日历年龄区间为1 340～1 114cal a BP(2σ)。
镜泊湖全新世火山群 10余座火山分成 5个小的喷发中心位居西南和东北两区 ,每个喷发中心由 2～ 4个火山组成。西南区包括“火山口森林”、“大干泡”、“五道沟”和“迷魂阵”等 4个喷发中心 ,东北区仅“蛤蟆塘”1个喷发中心。火山喷发的产物主要包括熔岩流、溅落堆积和空降堆积 ,火口的锥体主要由溅落堆积的火山渣、火山弹、熔岩饼和薄层熔岩流组成。在“大干泡”和“蛤蟆塘”两处的空降碎屑堆积可达数米厚。镜泊湖全新世火山岩分布面积近 5 0 0km2 ,岩浆主要源自“火山口森林”的1号和 4号火口。文中通过“火山口森林”4号火口空降碎屑实测剖面及其碳化木14 C定年 ,纠正了以往的14 C定年资料 ,认为镜泊湖全新世火山的喷发活动主要在距今 5 2 0 0～ 5 5 0 0a,相继由多次喷发形成 10余座火山。研究认为 ,镜泊湖地区全新世期间不存在以千年计的 3期火山喷发活动
通过对塔里木盆地西缘代表性剖面的岩石地层和磁性地层研究 ,以多重地层划分概念为指导 ,讨论了西域组地层的内涵、外延及变形过程。西域组为一套冲洪积扇相深灰色巨厚层块状砾岩堆积。与下伏阿图什组河流相苍棕色粉砂岩、泥岩层呈整合接触。西域组的顶、底界均具有穿时特征 ,其地质年龄在不同地点是不一致的。与阿图什组相比 ,西域组的古水流方向、沉积物源、沉积相和沉积速率均发生了明显变化 ,这一变化及大面积西域砾岩的出现 ,代表了后陆的强烈隆升和剥蚀 ,但此时前陆盆地则未发生明显构造变形 ,以强烈沉陷和沉积为主。阿图什组 -西域组的强烈褶皱变形即西域运动的起止时间及变形强度在塔里木盆地不同地点可能是不同的 ,在盆地西北缘的博古孜河约为 1 6～ 1 0MaB .P .,盆地北缘的库车河剖面约为 2 58～ 1 5MaB .P .,盆地西南缘的叶城剖面约为 3 6～ 1 3MaB .P .。这表明塔里木盆地南北缘的晚新生代构造变形在时空上可能存在不均一性
采用热释光 (TL)、光释光 (IRSL)、碳十四 (14 C)和孢粉分析等测年方法对延怀盆地及毗邻地区几条主要河流的低阶地进行了年代学综合研究 ,测定了低阶地沉积物的堆积年龄 ,估计了低阶地地貌面的形成时代 ,初步探讨了低阶地地貌面的成因。结果表明 ,用这些方法测定的河流低阶地年龄 ,可以用作研究最新构造事件的年代学标尺
