就地(in situ)宇宙成因碳十四(14C)法研究基岩区古地震——以狼山山前断裂为例

The age and slip rate of Holocene normal fault have been an undoubtedly challenge for seismologists to be yielded as result from lack of appropriate late Quaternary sediment. Accordingly, the main purpose of this project is to develop in situ cosmogenic 14C dating based on published report and our own experenice in AMS 14C dating and examined by the known age sample collected from exposed bedrock surface around Hetao basin. On the other hand, in situ cosmogenic 14C dating of preserved, seismically exhumed normal fault scarps was used to identify the last few major earthquakes on Langshan faults and recover their ages and displacements through the modelling of the content of in situ 14C dating of the scarp rocks. The inferred result was compared with the data yielded from historical document and trench methods to find the limitations and parameters that affect the resolution of the inferred recent rupture history along these types of faults. The main outcome of this project will be the testing and proving of a alternative way to recover past earthquakes, their timing, and the regularity of their recurrence for preserved, seismically exhumed normal fault scarps especially in western China.

基岩区全新世活动断层的活动时代与速率的确定一直是活动构造研究的一个重点和难点，同时也是古地震学家急需解决的一个挑战问题。因此，本申请拟选择河套盆地周缘典型岩石暴露地貌面和全新世基岩正断层面，借鉴国外就地宇宙成因14C测年研究经验，开展就地宇宙成因14C测年探索研究，尝试建立适合我国古地震研究的就地宇宙成因14C测年流程，探索应用就地宇宙成因14C研究基岩区正断层活动时代与速率的可能性，为基岩地区活动构造的研究提供一种新的途径。

基岩区全新世活动断层的活动时代与速率的确定一直是活动构造研究的一个重点和难点，同时也是古地震学家急需解决的一个挑战问题。因此，本项目选择我国河套盆地西缘狼山断裂南段全新世基岩正断层面，借鉴国外就地宇宙成因测年研究经验，采用36Cl-10Be核素对联合测年技术，获取基岩区正断层活动时代与速率。.四年来课题组围绕着上述目标和研究内容开展了扎实野外研究工作，搜集、整理和分析研究区已有的地质资料，进行了多次野外地质调查观测，完成狼山山前断裂南段地貌特征野外调查、基岩断层面的描述、基岩面施密特锤强度测量，以及LIDAR 3D数字扫描，自编matlab程序识别地震活动期次。.在上述基础上，从距地面以下1.0米到距表4.0米进行连续采样，样品间隔为10厘米，采集了50个宇宙成因测年样品样品。从4.0米以上，不连续采集，采集10个样品，剖面共采集60个样品。开展了58个基岩样品氢氟酸蚀刻石英提纯工作，选取11样品，完成10Be浓度测量，以及完成15全岩样品36Cl浓度测量。样品靶的制备和测量是在美国普渡大学PRIME实验室完成。.建立基岩面年龄随时间变化曲线，结果显示：狼山剖面36Cl年代与深度曲线清楚地揭示出两次古地震事件，最近一次地震事件与历史记录（公元前7年）很吻合，显示出宇宙成因测年方法为今后基岩山区获得地震断裂的古地震期次、同震位错以及滑动速率等定量参数，能显著提高基岩区地震危险性防御能力，更好地预测未来强震发震的时间和规模。极大地克服山前断裂沿线植被茂密和人为改造，难以找寻理想的探槽开挖位置，通过传统的古地震探槽揭示的古地震事件尚存在诸多的不确定性，为就地宇宙成因测年应用于基岩地区活动构造的研究提供一种新的范式，和进一步开展就地宇宙成因14C测年对比研究，检验当前世界计算产率的模型可靠性打下基础。