龙门山脆性断裂活动时间:来自WFSD-1岩芯和地表断层泥的40Ar/39Ar年代证据

Understanding the uplift history of east Tibet highly relies on the indirect results obtained via low-temperature thermochronology, because of lacking of direct dating method and objects. Fault gouges are rich in Wenchuan co-seismic surface ruptures (Yingxiu-Beichuan fault and Guanxian-Anxian fault) and Wenchuan earthquake Fault Scientific Drilling (WFSD-1, Yingxiu-Beichuan fault) cores, some of which are very thick. Different from indirect study object, these fault gouges are direct products of brittle faulting, in which the activity timing, mode and thermal history are recorded, providing new objectives allowing study of the brittle faulting of Longmen Shan. This project intend to date the fault gouges from Wenchuan co-seismic surface ruptures (Yingxiu-Beichuan fault and Guanxian-Anxian fault) and WFSD-1 cores (Yingxiu-Beichuan fault) via 40Ar/39Ar thermochronological technique of clay end member and structure analysis. The results will constrain the tectonic and earthquake activity history. Moreover, based on the fault gouges thermochronological analysis both from surface outcrops and drilling cores, we also intend to provide additional constraints for the uplift history of the east margin of Tibet, recognize the uplift process from a new perspective.

龙门山断裂带构造活动历史的研究基本来自低温热年代学方法对断裂带两侧上下盘或周边地质体的测定，间接的反映断裂带的活动时间，缺乏直接限定的方法和证据。汶川地震同震地表破裂带（映秀-北川断裂和灌县-安县断裂）和科学钻探1号孔（WFSD-1，映秀-北川断裂）岩芯中出现了大量的断层泥，部分厚度巨大。这些断层泥是脆性断裂活动的直接产物，记录了断裂活动的时间、方式和热历史等信息，为研究龙门山断裂活动和地震历史提供了全新的视角。本研究拟通过粘土矿物粒度分级40Ar/39Ar定年技术并结合详细的构造分析，对汶川地震同震地表破裂带（映秀-北川断裂和灌县-安县断裂）和WFSD-1岩芯（映秀-北川断裂）中出现的断层泥进行系统的定年，得到的结果将有效制约龙门山主干断裂带的构造和地震活动历史。此外，结合地表和深部断层泥的热年代学分析还将为青藏高原东缘龙门山的隆升历史提供年代证据，从不同角度认识青藏高原东缘的形成过程。

龙门山断裂带构造活动历史的研究基本来自低温热年代学方法对断裂带两侧上下盘或周边地质体的测定，间接的反映断裂带的活动时间，缺乏直接限定的方法和证据。与韧性剪切带相比，由于形成于浅部低温环境，老的碎屑物质和新的重结晶物质相互掺杂，脆性断裂的同位素年龄往往代表的是一个混合年龄，难以反映其真实的活动时间。近些年来，断层泥自生伊利石定年方法在地表脆性断裂的年代学研究中展现出了良好的应用前景。汶川地震同震地表破裂带出现了大量的断层泥，部分厚度巨大。此外，在发震断裂-映秀-北川断裂带上发现有经历过高温熔融的假玄武玻璃。这些物质是脆性断裂活动的直接产物，记录了断裂活动的时间、方式和热历史等信息，为研究龙门山断裂活动和地震历史提供了全新的视角。我们采用了惰性气体质谱Cl/K、Ca/K分析与电子探针Cl/K、Ca/K成分分析比对的方法，获得的龙门山假玄武玻璃年龄结果介于231.0±4.4 Ma-237.9±5.1 Ma之间。假玄武玻璃的锆石U-Pb定年结果介于229 Ma-216 Ma的中-晚三叠世，进一步证实了龙门山汶川-茂县断裂和映秀-北川断裂两条主要断裂带近乎同时形成于中-晚三叠世的印支造山运动。映秀-北川断裂同震地表破裂带出露的断层泥记录了断裂带的重要活动时间为12.0-19.4 Ma，直接表明该断裂在这一时期的构造活动直接诱发了以往低温热年代学证实的区域隆升，从而排除了气候造山的单一端员模型。然而与之不同，龙门山断裂带前山断裂灌县-安县断裂的几个断层泥样品仅记录了中生代的断层泥形成年龄。我们认为龙门山相邻两条断裂的断层泥截然不同的年龄结果是由于不同的断裂性质造成的。与高角度、快滑移、高温闭锁的映秀-北川断裂相比，灌县-安心断裂具有长期蠕滑的特点，正是这种低温蠕滑的断裂活动特征最终导致灌县-安县断裂无法记录到后期的断裂活动及其对应的地震事件。