本文關(guān)鍵詞：基于高分辨率粒度、磁化率分析的黃土地層劃分與古地震研究

  更多相關(guān)文章： 古地震研究 洞峪溝剖面 黃土 粒度與磁化率分析 Heinrich事件 精細(xì)分層

【摘要】：探槽技術(shù)是目前古地震研究的重要手段,結(jié)合測(cè)年技術(shù)可以限定古地震事件的發(fā)生年代與地震復(fù)發(fā)間隔,但在事件發(fā)生的時(shí)間與古地震序列識(shí)別的完整性等方面仍存在較大的不確定性和局限性。特別是那些厚度大且層理不清的地層,比如黃土地層,不僅因?qū)永聿磺宥鴮?dǎo)致斷層難以識(shí)別,而且目視解譯難以區(qū)分沉積內(nèi)部的細(xì)層理,這些嚴(yán)重影響了斷層位置的識(shí)別和古地震事件發(fā)生時(shí)間的判定。因此,如何提高黃土地區(qū)古地震識(shí)別的準(zhǔn)確性和古地震序列的完整性,降低古地震事件判定的不確定性,是我們目前面臨的一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。山西洞峪溝剖面位于山西臨汾盆地北東角,橫跨霍山山前斷裂帶,不僅保存較好的黃土沉積序列,還揭露了明顯的地層錯(cuò)斷事件,是開展識(shí)別黃土地層內(nèi)古地震事件的理想場(chǎng)所。因此,本研究以該黃土剖面為實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地,開展基于高分辨率粒度、磁化率分析的黃土地層劃分與古地震識(shí)別研究。根據(jù)目視解譯,徐岳仁(2012)將洞峪溝剖面主斷層(F1)的上下盤分別劃出了10層與12層,在斷層上、下盤分別識(shí)別出了4層與5層古土壤。以兩盤的古土壤層作為對(duì)應(yīng)的標(biāo)志層,根據(jù)從上到下逐步對(duì)應(yīng)的方法,識(shí)別出了5次事件,最老的兩次分別發(fā)生在d8和d6形成之前；第三次地震事件發(fā)生在d6形成之后;第四次地震事件發(fā)生在d4形成之后；第五次地震事件發(fā)生在d2形成之后。其中最新三次事件垂直錯(cuò)開了u2、u4和u6三層古土壤,累積位移量為0.7m、1.6m、2.7m,反映三次事件分別產(chǎn)生了0.7m、0.9m和1.1m的垂直同震位移。結(jié)合光釋光的測(cè)年結(jié)果,這三次事件的時(shí)間分別為23.3ka、32.8ka、47.4ka。平均復(fù)發(fā)間隔達(dá)到11ka,這與前人研究的2000年的復(fù)發(fā)間隔不一致。目視解譯是否存在漏記可能是造成該問(wèn)題的關(guān)鍵因素�？茖W(xué)家們?cè)?jīng)針對(duì)古地震序列的完整性問(wèn)題在湖湘沉積展開研究,用粒度與磁化率分析有效的識(shí)別出了古地震事件,不僅有限的延長(zhǎng)了古地震紀(jì)錄還保證了該紀(jì)錄的完整性。為此,我們?cè)噲D利用具有相似特征的連續(xù)風(fēng)成黃土堆積,也采用高分辨率的粒度與磁化率分析來(lái)識(shí)別古地震,以延長(zhǎng)黃土地區(qū)的地震紀(jì)錄并彌補(bǔ)其完整性的不足。首先,洞峪溝剖面高精度的粒度與磁化率變化曲線具有較強(qiáng)的波動(dòng)性。結(jié)合測(cè)年結(jié)果與其他地區(qū)的氣候曲線進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)該剖面的粒度、磁化率曲線與末次冰期的氣候曲線有很好的一致性。曲線上所表現(xiàn)出來(lái)的波動(dòng)時(shí)間剛好對(duì)應(yīng)于末次冰期的6次哈因里奇事件。也就是說(shuō),該曲線上幾乎所有的波動(dòng)都與氣候變化相關(guān),不存在非氣候成因(構(gòu)造成因)的異常波動(dòng),因此,我們不能通過(guò)黃土的粒度、磁化率曲線有效識(shí)別出震積層遺跡。其次,古地震事件識(shí)別和發(fā)生時(shí)間估計(jì)的精度很大程度上依賴于黃土分層的精度,黃土目視分層通常僅僅劃分到到相間排列的黃土層和古土壤層。根據(jù)高分辨率的粒度與磁化率分析我們獲得了洞峪溝黃土剖面的精細(xì)分層,界定了各層的厚度和邊界。依據(jù)細(xì)分層和斷層兩盤地層對(duì)應(yīng)關(guān)系,將u6層沉積以來(lái)的三次斷錯(cuò)事件的發(fā)生位置和時(shí)間作了再限定,它們分別發(fā)生在u5-7、u4以及u2的頂部,對(duì)應(yīng)斷層上盤埋深7.1 m、4.7 m、2.9 m。根據(jù)釋光測(cè)年結(jié)果以及斷層上盤地層的平均沉積速率,推測(cè)三次斷錯(cuò)事件發(fā)生的時(shí)間分別在48.1±1.5-43.2±2.5ka之間接近45.8 ka、35.0±2.4-30.6±1.3ka之間接近32.8 ka、26.4±0.8-20.9±0.7ka之間接近23.3 ka。根據(jù)三次黃土-古土壤沉積旋回的厚度差,判定三次地震的同震垂直位移分別為0.5 m、0.4 m和1.3 m,累計(jì)位移2.2 m。與過(guò)去對(duì)霍山山前斷裂帶其它段落的研究結(jié)果對(duì)比,洞峪溝剖面所在地的斷層段活動(dòng)性明顯較弱,垂直滑動(dòng)速率(0.05mmm/a)比洞峪溝以北段小一個(gè)數(shù)量級(jí),地震活動(dòng)周期(11ka)比洞峪溝以北段長(zhǎng)數(shù)倍,而且在全新世沒有地震發(fā)生。因此,霍山山前斷裂帶和1303年洪洞8級(jí)地震的地表破裂帶的南端都不在洞峪溝以南的蘇堡,應(yīng)該北移至廣勝寺附近。依據(jù)高精度粒度與磁化率變化曲線的地層分層方法,為有效降低黃土地區(qū)古地震研究的不確定性提供了一種很好的參考。最后,根據(jù)粒度與磁化率分析,我們還發(fā)現(xiàn)了顯著的H5氣候事件。洞峪溝剖面斷層上盤高分辨率的粒度與磁化率及測(cè)年結(jié)果顯示,粒度和磁化率記錄大致以對(duì)應(yīng)H5事件的47.3 ka為分界點(diǎn)分為前后兩個(gè)時(shí)期。早期(67.7-47.3 ka)粗粉砂(20-63 μm)和砂含量(63μm)整體較低而磁化率較高,晚期(47.3-13.0ka)粗粉砂含量和砂含量整體較高而磁化率較低,反映早期亞洲冬季風(fēng)較弱而夏季風(fēng)較強(qiáng),晚期亞洲冬季風(fēng)明顯增強(qiáng)而夏季風(fēng)明顯減弱。這一以H5事件(-47.0ka)為分界點(diǎn)的末次冰期氣候演化模式在東亞、東地中海乃至北美均可以對(duì)比,可能是北極地區(qū)冰量在這一時(shí)期得到顯著發(fā)展,導(dǎo)致東亞乃至北半球氣候向寒冷方向發(fā)生顯著變化。這一認(rèn)識(shí)對(duì)深入理解東亞MIS3氣候演化趨勢(shì)具有重要意義。當(dāng)然,這一初步認(rèn)識(shí)需要在以后的高分辨率研究中得到進(jìn)一步檢驗(yàn)。
【關(guān)鍵詞】：古地震研究 洞峪溝剖面 黃土 粒度與磁化率分析 Heinrich事件 精細(xì)分層
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地震局地質(zhì)研究所
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P535;P315
【目錄】：

• 摘要4-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 選題依據(jù)與研究意義12-13
• 1.2 本文主要解決的問(wèn)題13
• 1.3 古地震的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.4 研究思路與技術(shù)手段17-18
• 1.4.1 研究思路17-18
• 1.4.2 技術(shù)手段18
• 1.5 主要工作量18-19
• 1.6 研究成果及創(chuàng)新點(diǎn)19-21
• 1.6.1 研究成果19-20
• 1.6.2 創(chuàng)新點(diǎn)20-21
• 第2章 研究區(qū)概況21-27
• 2.1 地質(zhì)背景21-23
• 2.2 氣候背景23-24
• 2.3 洞峪溝剖面的沉積序列24-27
• 第3章 野外采樣與實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)結(jié)果27-38
• 3.1 野外采樣27
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法27-33
• 3.2.1 光釋光(OSL)實(shí)驗(yàn)27-31
• 3.2.2 粒度分析實(shí)驗(yàn)31-32
• 3.2.3 磁化率實(shí)驗(yàn)32-33
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果33-38
• 3.3.1 光釋光(OSL)實(shí)驗(yàn)結(jié)果33-34
• 3.3.2 粒度與磁化率實(shí)驗(yàn)結(jié)果34-38
• 第4章 基于高分辨率粒度與磁化率分析識(shí)別氣候與構(gòu)造事件38-45
• 4.1 粒度與磁化率分析在河湖相沉積物中古地震的研究應(yīng)用38-40
• 4.2 基于粒度與磁化率分析識(shí)別黃土地區(qū)古地震40-41
• 4.3 粒度與磁化率記錄到的顯著的Heinrich 5事件41-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 第5章 基于高分辨率的粒度與磁化率分析提高古地震研究的精度45-55
• 5.1 基于粒度與磁化率分析精細(xì)劃分黃土地層45-52
• 5.2 古地震事件發(fā)生的位置、時(shí)間等相關(guān)參數(shù)的確定52-54
• 5.3 本章小結(jié)54-55
• 第6章 相關(guān)問(wèn)題討論55-58
• 6.1 黃土區(qū)粒度與磁化率分析識(shí)別古地震的探討55-56
• 6.2 洞峪溝所在斷層段的活動(dòng)性探討56-58
• 第7章 結(jié)論與展望58-60
• 7.1. 主要結(jié)論58-59
• 7.2. 展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-67
• 致謝67-69
• 作者簡(jiǎn)介69-70
• 在讀期間發(fā)表的主要論文70
• 碩士期間參加的課題70-71
• 附錄71-151

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