四川茂县晚第四纪软沉积物变形与震积层

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:dvluxiang
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2008年5月12日汶川大地震发生在中国大陆南北地震带中段的龙门山断裂带,是一次低滑动速率、长复发周期和高破坏强度的巨大地震(张培震,2008:Burchfiel et al.2008),造成了极其重大的人员伤亡和经济损失。从现有历史记录看,龙门山断裂带没有发生过7级以上地震,在有历史记录前是否发生过7级以上或8级强震?何时发生的?其复发周期如何?这些问题对于认识龙门山断裂带的活动习性和5.12汶川大地震的发生规律具有重要的理论和现实意义。然而,由于该地区地势陡峻、植被茂密、人口稠密、滑坡和岩崩、洪水、泥石流、碎屑流极为发育,侵蚀速率极高,很难找寻到记录完整连续且可进行高精度测年的晚第四纪古地震剖面,使得汶川地震前龙门山地区的古地震一直未能得到深入研究。   研究表明(Baltzer F.,Purser B.H.,1979;Obermeier et al.,1990;Owen G.,1996;),强烈地震可以对未固结或半固结的河湖相(海相)沉积物进行改造,在地层中形成大量特殊的构造变形,如震裂缝、地裂缝、断裂递变层、微同沉积断裂、层内褶皱、假结核、液化砂(泥)脉、火焰构造及振动液化卷曲变形等,此即震积层(seismites)。不同强度的地震,所产生的震积层的层序完整性和规模不同,震级越大,震积层层序越完整,规模越火。因此,可以通过震积层的研究,恢复古沉积环境,确定断裂活动时期及其强度。   龙门山地区特别是岷江流域多处可见出露良好的晚第四纪湖相沉积剖面。此外,1933年叠溪7.5级地震,1976年的松潘-平武7.2级地震,以及汶川8.0级地震在该地区形成了不少地震堰塞湖,为研究震积层提供了一个天然实验室。本论文通过对龙门山地区发现的两个保存完好古堰塞湖沉积典型震积层剖面(沟口乡刁林村剖面和沙湾村剖面)开展研究,识别出与地震活动有关的软沉积物变形构造,建立震积层垂向序列,对相关地层进行系统地的年代测定,获得震积层所代表的历史地震、古地震灾害事件的年代,为研究汶川地震区古地震事件序列提供一种新方法。同时获得了如下主要成果和认识:   (1)研究区出露的湖相地层通常具有以下基本特征:以灰黄色、灰白色粉砂、粘土质粉砂和粘土为主,沉积物质地均一,水平层理界线清楚,发育有小型交错层理和波状层理,沉积厚度较大,沉积中不夹有任何古土壤层。   (2)要想通过光释光测年获得年轻湖相地层的准确年龄,预热坪实验和剂昔恢复实验是比不可少的,这些实验可以提高样品年龄的精度,对精度获得古地震事件的时间具有重要的意义。具体的预热坪和剂量恢复实验表明:沟口乡剖面释光样品使用200℃的预热温度,160℃的实验剂量预热温度;沙湾村剖面释光样品要使用260℃的预热温度和220℃的实验剂量预热温度。测量等效剂量需要使用简单多片再生法测定,才能保证采集的释光样品的等效剂量是可靠可信的。   (3)沟口乡剖面中的崩塌滑坡沉积物和湖相地层中的褶曲、扰动变形层记录了两次历史地质事件。一次为地震成因的崩塌滑坡事件,堰塞坝在距离剖面以南1km左右的河道拐弯处,这次崩塌事件形成了水体面积约为211225㎡的堰塞湖,释光测年表明,堰塞湖形成于1.71±0.18Ka之前;残余堰塞湖结束于850a前后。一次为古地震事件,发生在堰塞事件之后,约距今1640~1710a左右。   (4)通过计算,沟口乡剖面该处岷江在850a以来的下切速率约为17.6mm/a,下切速度相当快速。本人认为造成该地区河流下切如此快速的主要原因为:岷山-龙门山构造带中更新世以来的不断隆升;研究点茂汶-汶川断裂晚更新世强烈的活动;研究区河床狭窄,谷坡短而陡峭,比降大,河水的流速大,侵蚀力强:细颗粒沉积的湖相地层,抗侵蚀能力远弱于砂砾层是造成下切如此之快的主要原因。   (5)通过对沙湾村湖相地层剖面的研究表明,沙湾村中的Ⅱ层顶部土黄色粘土和灰黑色粉砂互层发生的变形为地震成因。变形层长度约40m,变形的大小不大于40cm,以向上起伏的变形为主,典型变形构造有负荷构造,火焰构造,侵入体-碎屑岩床,包卷层理等。   (6)要识别沉积物种的软沉积物变形是否为震积层首先要区分融冻变形和地震成因的液化振动变形之间的区别。它们之间的区别要从变形特征,气候环境,沉积环境,大地构造背景等方面加以区分。   (7)通过释光测年表明,沙湾剖面变形层记录的古地震时间的发生的时间在距今23.04~23.64ka左右的更新世晚期。这点补充了了岷江断裂在晚更新世活动的证据。
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