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。

脆塑性转化带对于研究岩石圈变形、 断层强度和变形机制以及强震的孕育和发生具有重要意义。 文中采用汶川地震震源区彭灌杂岩中具有代表性的细粒花岗岩样品, 在固体压力介质三轴实验系统上开展了高温高压非稳态流变实验研究。 实验设计模拟了汶川地震区地壳10~30km深度的实际温度和压力, 温度为190~490℃, 压力为250~750MPa, 应变速率为5×10^-4s^-1, 利用扫描电镜对实验样品进行微观结构观察。 实验力学数据、 微观结构及变形机制分析表明, 在相当于地壳浅部10~15km深处的低温低压条件下, 表现为应变强化, 样品具有脆性破裂-半脆性流动的变形特征; 在相当于地壳15~20km的深度条件下, 随着应变量增加, 应力趋于稳态, 样品具有脆塑性转化特征; 在相当于地壳20~30km的深度条件下, 样品具有塑性流动特征。 当样品处于半脆性域时发生非稳态流变, 主要变形机制为碎裂作用, 同时激活了动态重结晶作用、 位错蠕变等塑性变形机制。 样品强度随着深度不断增大, 在深度为15~20km时达到极大值, 深度为20~30km时强度逐渐减小。 因此, 花岗岩的强度随深度的变化规律与微观结构及变形机制均表明, 在实验温度和压力条件下, 花岗岩具有非稳态流变特征, 在15~20km深处, 龙门山断裂带处于脆塑性转化带, 花岗岩强度达到最大值, 该深度与汶川地震的成核深度一致, 显示出彭灌杂岩的强度和变形对汶川地震的孕育和发生具有控制作用。