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%)。
文中使用华南地块及其邻区609个宽频地震仪记录的2010年1月-2012年12月共36个月垂直分量(Z分量)的连续噪声数据, 通过波形互相关和叠加计算得到各台站对间的经验格林函数, 采用时频分析方法(FTAN)提取台站对之间的瑞利波相速度频散曲线, 并使用非线性贝叶斯蒙特卡罗方法反演获得华南地块及其邻区的三维S波速度结构。结果显示, S波速度的分布特征与地表地质和构造特征表现出较好的相关性, 能清晰地揭示出地壳内部的横向速度变化。盆地和地堑地区由于受沉积层的影响, 浅层的S波速度表现为低速异常。 江汉盆地和四川盆地的中下地壳存在高速异常, 表明盆地的中、 下地壳较冷、 硬。四川盆地内部由于存在上地幔上拱现象, 其壳-幔S波速度整体相对较高, 且盆地内部中心区域的S波速度高于边缘区域。位于华南地块内部的扬子地块和华夏地块由于演化过程有所不同, 上地幔的S波速度结构存在较大差异。扬子地块的S波速度相对较高, 说明其块体内部结构相对稳定, 而华夏地块的S波呈现低速异常, 预示着在其演化过程中存在强烈的岩浆活动。位于华南地块西南边界以西区域的壳-幔S波速度呈低速异常, 可能预示着青藏高原东缘中下地壳存在软流层。秦岭-大别造山带东、 西2段的S波速度结构存在较大差异, 以地壳厚度过渡带为界呈现东高西低的分布特征。鄂尔多斯块体的壳-幔S波速度相对较高, 说明其块体内部结构相对稳定, 但其西南角上地幔中的S波呈现低速异常, 可能表明华北克拉通上地幔热流已经开始对鄂尔多斯的岩石圈进行“侵入”改造。
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。
利用弹性位错理论和分层岩石圈模型, 计算了2014年8月3日发生的MS6.5云南鲁甸地震导致的同震库仑应力变化场, 讨论了主震对余震分布以及对周边主要活动断层的影响。结果表明: 1)基于NNW向破裂面计算得到的应力变化场能够更好地解释余震的空间分布, 可能为主震的破裂面; 2)目前余震主要沿主破裂面及破裂面以西的应力增强区分布, 其他没有余震记录的应力增强区构造应力积累可能较低; 3)鲁甸地震提升了昭通断裂南段、则木河-小江断裂巧家段以及莲峰断裂NE段上的库仑应力增量, 地震危险性有所增强。这些结果对于判断余震可能发生的区域、圈定震区周边未来可能的地震危险区, 对于灾区人员安置、灾后恢复重建, 以及加强震灾和次生灾害防御具有重要的参考价值。
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)。
