青藏高原北缘若干断裂（带）古地震事件释光测年及年代学研究

论文摘要

青藏高原北缘东昆仑、阿尔金和祁连-海原断裂构造带是我国强烈地震多发地带,研究它们的古地震发生年代在科学上和实践上都有重要意义。为了测定青藏高原北（部）缘东昆仑断裂带上西大滩剖面和库赛湖西剖面、阿尔金断裂带东端玉门NW向断裂五道沟剖面以及海原断裂带上刺儿沟和石卡关沟剖面记录的古地震事件年代,探讨了近些年来释光测年的新方法和新技术（例如细颗粒石英SAR和SMAR技术）在古地震事件测年的可行性和可靠性,通过对与古地震事件相关的不同沉积类型（黄土及次生黄土、坡积、河流冲洪积物、崩积楔、断塞塘等）沉积物多种释光测年方法和实验技术的对比试验研究,筛选出适宜的方法和实验技术,并应用筛选出的实验技术对上述剖面上记录的古地震事件进行详细地释光测年和年代学研究,获得了上述5地点各次古地震事件发生的年代。本项研究的主要成果和认识如下:1、不同沉积物释光测年方法和实验技术研究1)细颗粒石英单测片再生剂量（SAR）和简单多测片再生剂量（SMAR）技术的可靠性SAR技术一直较少用于沉积物细颗粒石英的测年,SMAR技术对于非黄土类的沉积物测年可行性和可靠性尚未得到充分验证。通过东昆仑、海原和玉门三个地区不同类型沉积物中的细颗粒石英SAR和SMAR技术的测年可靠性试验,其结果显示,SAR和SMAR技术获得的等效剂量（DE）值在分布特征和统计分析结果均能吻合。在测定东昆仑断裂带样品06ek39细颗粒石英测片校正后天然释光信号强度（LN/TN）分散性与DE值关系时,发现SAR技术得到的细颗粒石英各个测片DE值分布有可能反映样品沉积前的晒退程度,SAMR技术各个测片DE值同样有这样的特征,二者可以获得相一致的DE测定值,从而表明,对于细颗粒石英的释光测年,SMAR技术在一定程度上能够替代SAR技术。值得注意的是,对于类似于东昆仑断裂带的冰水沉积物和玉门NW向断裂冲积扇缘的细粒碎屑沉积物,应用SAR和SMAR技术测年的测试过程中,宜选择较低的预热温度以避免测试过程产生的光释光信号回授现象的影响。2)细颗粒和粗颗粒石英SAR技术测定的年龄对比对于晒退比较好的沉积物样品,粗、细颗粒石英SAR技术都可以获得误差范围内一致的年龄测定值。对于沉积前晒退不充分沉积物样品,细颗粒石英的年龄要比粗颗粒的则有较大差异,通过与海原断裂带石卡关沟剖面同层位泥炭样品LEDL05-106和LEDL05-104的14C年龄测定值对比表明,粗颗粒石英SAR的OSL年龄与14C年龄非常接近,并且采用累积频率法确定样品DE值,可获得更可信的OSL年龄。在缺乏粗颗粒的样品中,细颗粒石英的结果比较可靠,例如海原刺儿沟烘烤次生黄土LEDL03-65样品,细颗粒石英SAR的OSL年龄与同层位的炭屑14C年龄非常接近。3)细颗粒混合矿物红外释光（IRSL）和红外-蓝光双激发（[Post-IR]OSL）测年技术在对来自三个地区的不同类型沉积物细颗粒混合矿物样品红外（IR）激发时间与[Post-IR]OSL DE值关系实验表明,细颗粒混合矿物[Post-IR]OSL测定的DE值对样品测定年龄有一定的控制作用,当IR激发时间至少超过200s以上,各类型沉积物的[Post-IR]OSL的DE值基本上可保持稳定,出现DE值坪;但是对于次生黄土样品,在DE值较大时（例如:>200Gy）,[Post-IR]OSL的DE值比细颗粒石英的偏小约10%,可能需要更长时间的IR激发,才有可能消除长石类矿物光释光的影响。归纳起来,对于与断层活动相关的沉积物释光测年,最适宜的测试技术为粗颗粒石英SAR技术;在无法获得粗颗粒的情况下,使用细颗粒石英SAR或SMAR技术也能获得较可信结果。而细颗粒混合矿物IRSL和[Post-IR]OSL信号受较多因素的影响,导致应用这两种技术测定的释光年龄值可靠性不高。2、古地震事件年代学研究在上述研究的基础上,对本文所研究的各剖面上样品主要采用了细颗粒石英SAR和SMAR技术以及粗颗粒石英SAR技术进行较系统的释光测试,以测定这些剖面上记录的古地震事件年龄和进行年代学研究。1)东昆仑断裂带:a:西大滩剖面:根据野外观测该剖面上至少记录有三次古地震事件,对各事件密切相关沉积物释光测年结果表明,它们的发生时间分别为:事件I:0.7±0.40.8±0.1ka;事件II:2.0±0.30.8±0.1ka;事件III:3.1±0.34.6±0.6ka。b:库赛湖西剖面:库赛湖西剖面上有一次古地震事件,发生时间为3.9±1.1ka前。2)玉门NW向断裂五道沟剖面:根据该剖面断层切穿的最新地层和上覆的最老地层的年龄,可以限定该剖面记录的最新一次古地震活动的时间在距今1.4～2ka间。3)海原断裂带a:刺儿沟剖面对该剖面上规模最大的崩积楔III的古地震事件进行的测年研究,通过对崩积楔上下地层中次生黄土的测年,限定了该次古地震发生于距今57.9±2.8～26.7±2.1ka之间。对这个古地震事件的测年结果显示,采用上下沉积地层的沉积年龄限定古地震事件发生的年龄依然有其局限性。b:石卡关沟剖面根据野外探槽剖面观测,该剖面只记录了一次古地震事件,其发生的时间为1.3～1.4ka前。该次事件可能属于张培震等（2003）所认为的断裂带中段和西段上的同时破裂的地震事件。

论文目录

摘要

Abstract

前言

一、选题依据

二、拟解决的科学问题和研究思路

1、主要科学问题

2、研究思路

3、论文的工作量

第一章青藏高原北缘若干断裂（带）古地震事件观测和取样

第一节概述

第二节东昆仑断裂带西段古地震剖面事件观测和采样

1、库赛湖西剖面

2、西大滩剖面

第三节玉门NW 向断裂五道沟剖面事件观测和采样

第四节海原断裂带古地震剖面事件观测和采样

1. 刺儿沟剖面

2. 石卡关沟剖面

第五节本章小结

第二章古地震事件释光测年研究的新进展和存在问题

第一节沉积物释光测年的最新进展

一、等效剂量（DE）值测试方法

1.1 单片再生法（SAR）

1.2 简单多测片再生法（SMAR）

1.3 单颗粒技术

1.4 LM 技术

二、测年范围

2.1 年轻样品

2.2 老样品

第二节目前沉积物释光测年中的主要技术

一、粗颗粒和细颗粒石英的SAR 法和SMAR 法测年

二、细颗粒混合矿物IRSL 和[Post-IR]OSL 技术

第三节与断层活动相关沉积物释光测年的主要问题

第四节本章小结

第三章释光测试系统和样品处理及等效剂量值和环境剂量率计算

第一节释光测试系统

一、Daybreak 1100 型TL/OSL 测量仪

二、Daybreak 2200 型OSL 测量仪

2.1 检测实验

2.1.1 长时间蓝光激发的串扰实验

2.1.2 机载密闭beta 放射源长时间辐照的串扰实验与辐照快门开关时间的测量

2.1.3 放射源闲置状态下的泄漏

2.1.4 Daybreak 2200 型测量仪一致性实验

2.2 讨论

第二节样品的前处理、矿物分离和测片制备

一、前处理

二、矿物分离

2.1 4-11μm 细颗粒石英的分离

2.2 90-125μm 粗颗粒石英的分离

三、测片制备

3.1 4-11μm 细颗粒测片制备

3.2 90-125μm 粗颗粒测片制备

四、石英纯度的释光检验

第三节等效剂量值和环境剂量率计算

一、等效剂量值的计算

二、环境剂量率计算

第四节本章小结

第四章不同类型沉积物释光测年方法和实验技术的研究

第一节沉积物细颗粒石英SAR 法和SMAR 法测年的对比研究

一、SAR 法和SMAR 法流程可靠性检验

1.1. SAR 和SMAR 流程

1.2. SAR 和SMAR 流程可靠性检验

1.2.1 SAR 和SMAR 预热坪试验

1.2.2 SAR 和SMAR 法测量中LN/TN比值与预热温度的关系

1.2.3 SAR 法测量中循环比率（RR）与预热温度的关系

1.2.4 SAR 法和SMAR 法剂量恢复试验（Dose recovery test）

1.2.5 样品06ek39 天然测片LN/TN比值特征及讨论

二、小结

第二节沉积物细颗粒石英和粗颗粒石英测年的对比研究

一、测试方法和条件

1.1 细颗粒石英

1.2 粗颗粒石英

二、等效剂量（DE）测量

2.1 粗、细颗粒石英OSL 信号衰减曲线

2.2 DE值及数据分析

2.2.1 粗、细颗粒石英SAR 法各个测片DE值

2.2.2 粗、细颗粒石英SAR 法DE值统计分析对比

2.2.3 细颗粒石英SAR 法和SMAR 法DE值统计分析

第三节沉积物细颗粒混合矿物的释光测年研究

一、测试方法和技术

二、不同红外激发后IRSL 和[Post-IR]OSL DE值对比

三、小结

第四节本章小结和初步认识

一、不同沉积物的各种释光测试方法和技术的对比

二、中子活化法和厚源α计数法获得的年龄对比

第五章青藏高原北缘若干地点古地震事件释光测年和年代学

第一节东昆仑断裂带西大滩剖面和库赛湖剖面古地震时间年代学研究

一、西大滩剖面古地震事件年代测定

1.1 等效剂量测量

1.1.1 测试条件

1.1.2 等效剂量和年龄计算

1.2 古地震事件发生时间

二、库赛湖西剖面古地震事件年代测定

第二节玉门断裂五道沟剖面最新活动（古地震）年代

一、测试条件

二、等效剂量值与年龄

三、断裂最新活动时间

第三节海原断裂带刺儿沟剖面和石卡关沟剖面古地震事件年代学

一、刺儿沟剖面古地震事件年代学

1.1 测试条件

1.2 等效剂量和年龄计算

1.3 古地震事件年代讨论

1.3.1 实验结果讨论

1.3.2 古地震发生的时间

二、石卡关沟古地震事件年代学

2.1 测试条件

2.2 等效剂量和年龄计算

2.3 讨论

14C 年龄比较'>2.3.1 释光年龄同¹⁴C 年龄比较

2.3.2 古地震事件发生的时间

第四节讨论和小结

一、东昆仑断裂带

1.1 西大滩剖面揭示的古地震事件年代学

1.2 库赛湖西剖面的古地震年代

二、玉门NW 向断裂五道沟剖面最新错动年代

三、海原断裂带

3.1 刺儿沟剖面

3.2 石卡关沟剖面

结语

一、不同沉积物释光测年方法和实验技术研究

1.1 细颗粒石英单测片再生剂量（SAR）和简易多测片再生剂量（SMAR）技术的可靠性

1.2 细颗粒和粗颗粒石英SAR 技术测定的年龄对比

1.3 细颗粒混合矿物红外释光（IRSL）和红外-蓝光双激发（[Post-IR]OSL）测年技术

二、古地震事件释光年代学

2.1 东昆仑断裂带西段

2.1.1 西大滩剖面

2.1.2 库赛湖西剖面

2.2 玉门NW 向断裂

2.3 海原断裂带

2.3.1 刺儿沟剖面

2.3.2 石卡关沟剖面

三、本文的创新点和进展

四、存在问题及下一步工作方向

参考文献

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致谢

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