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岩石暴露面光释光测年初探

【摘要】:我国晚第四纪以来广泛发育了各种河流阶地、基岩断层面等地貌面,这些都是构造活动与气候变化等研究的重要载体。如何准确测定这些地貌面形成或废弃的时间,一直是地质学研究的难点与瓶颈。目前最常用的方法是10Be、26Al等宇宙成因核素暴露年龄测年(如Gosse and Phillips,2001;Cockburn and Summerfield,2004;黄费新等,2004;顾兆炎等,2006;Kong et al.,2009;Yuan et al.,2013),但其前处理流程繁杂,测量大多送国外,测试成本太高,且存在多种不确定因素影响测年范围和精度。其他的测年方法也都有自己的局限。因此,对于我国西部干旱半干旱地区而言,探索建立合适、易于操作的岩石暴露和埋藏年龄测年手段是第四纪构造演化和气候变迁研究的关键环节。岩石暴露与埋藏面释光测年是最近提出的一种新测年方法,其测年基本原理是当岩石暴露于太阳光下,岩石表层的释光信号会被晒退,被晒退的深度随着岩石暴露时间的延长而增加,当岩石暴露面被沉积埋藏后其光释光信号又开始积累。利用岩石暴露(或埋藏)面残留释光信号与暴露(或埋藏)时间和深度的定量关系,就可以估算该岩石的暴露和埋藏年龄及历史。我们选取新疆喀什地区克孜勒苏河的现代河床及已有10Be深度剖面测年结果的河流阶地砾石、内蒙古狼山基岩正断层面作为研究对象,探索了岩片光释光测年方法的各种实验条件,及该方法在河流阶地砾石和基岩断层面上的初步应用。本文获得了如下初步认识:(1)初步建立了本实验室较适宜的岩片暴露面光释光测年实验流程及采样建议。岩片切片厚度越薄越好,最好小于0.75mm;需要实测每个岩片的真实厚度来推算该岩片所处的深度;宜选用长石红外释光信号进行测量;宜先采用激发功率10%红外光获得岩片表面残留释光信号,再用激发功率90%红外光(p IR10%IR90%)清除整个岩片释光信号的测量流程。进行岩片光释光测年野外采样应注意:对于曝光时间很长的岩石,建议采集颜色较深颗粒较细的砂岩;对于曝光时间很短的岩石,建议采集颜色较浅的花岗岩。(2)克孜勒苏河明尧勒背斜处的河流阶地石的光释光信号晒退深度比现代河床砾石的晒退深度要深,我们推导得到河流阶地砾石的暴露年龄为460-9200 a,而这个阶地面利用砂样10Be深度剖面法测定的年龄大约为8.0±1.1ka(Thompson,2013Ph.D.thesis),在460-9200 a这个年龄区间内,说明砾石岩片光释光测年方法有可能用于河流阶地砾石暴露年龄的测定。(3)尝试建立了基岩正断层面光释光测年模型,讨论了断层活动前、第1次活动、第2次活动时正断层面不同高度基岩样品的残留光释光信号与岩片深度之间的关系。通过建立狼山基岩断层面不同高度样品暴露(埋藏)面残留光释光信号与深度关系曲线,确定该断层暴露面至少记录了两次断层活动,最新一次地震的同震倾滑位移至少210 cm,倒数第二次地震的同震倾滑位移至少20 cm。

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