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Sci. Rep.等:青藏高原东缘湖沼地震学研究获得重要进展

2017-11-21

古地震研究通常通过地貌分析、开挖探槽、地层定年等手段来重建构造活跃地区的断层活动历史,分析复发频率和推测震级大小。近年来,构造活跃地区的湖相沉积连续性好,可能记录更多的地震事件,使得该地区的湖相沉积古地震记录受到越来越多的关注,出现了湖沼地震学这门新学科。

在所长基金和地震动力学国家重点实验室的资助下,最近,蒋汉朝研究员及其课题组成员在青藏高原东缘地区从堰塞湖成因、可能与地震相关的软沉积物变形和高分辨率沉积指标变化揭示的环境事件三方面开展工作。

在堰塞湖成因方面,四川茂县刁林堰塞湖的湖相沉积底部不具有水流作用的粒序变化和相应的沉积层理,而很可能是来自对岸缺少分选和磨圆的大小砾石混杂堆积,结合光释光和孢粉浓缩物测年分析,推测该堰塞湖可能是公元638年当地一次地震所致(Xu et al., 2015)。

在软沉积物变形方面,四川理县厚23.4 m的湖相沉积序列中出现了碎屑脉、球-枕构造、火焰状构造、碎屑小砾石、微断层和滑动褶皱6种软沉积物变形。考虑(1)研究区为构造活跃地区、(2)湖相沉积由潜在可液化的粉砂和粘土组成、(3)变形层被非变形层分隔并在横向上可追踪、(4)部分软沉积物变形与最近地震产生的或实验模拟的类型可比较、(5)部分类型在垂向上重复出现以及(6)研究区重力流或垮塌可以被排除等要素,推测理县湖相沉积的长序列可能揭示了当地24次古地震事件(Jiang et al., 2016a)。

在高分辨率沉积指标分析方面,从湖相沉积物的物源入手,分析了茂县叠溪新模村剖面的湖相沉积物的稀土元素、石英颗粒扫描电镜照片和粒度分布特征,提出这些干旱-半干旱地区的湖相细颗粒沉积为风力搬运(Jiang et al., 2014; Jiang et al., 2015)。这不仅受到该剖面常量元素和微量元素细致分析的支持(Liang and Jiang, 2017),也与最近东亚晚新生代湖相沉积物地球化学和粒度分析结果(Jiang and Ding, 2010; Jiang et al., 2016b; Jiang et al., 2017a)一致。其中,新磨村湖相沉积物中的中粗粉砂和砂(>16 μm)含量的突然增加并逐渐降低的特征可能揭示了研究区地震引起的粉尘事件。这不仅表明构造活跃地区的湖相沉积有潜力连续记录古地震活动历史,而且为构造活跃地区的粉尘产生过程提供了新视角(Jiang et al., 2014)。

为进一步追踪更长的地震引起粉尘事件的历史、区域内不同地点之间的粉尘事件是否可对比以及高分辨率沉积指标变化与软沉积物变形之间的相互制约关系,Jiang et al. (2017b)分析了理县厚23.4 m、19.3-6.0 ka的湖相沉积序列,显示高分辨率粒度和磁化率指标变化与软沉积物变形具有较好的相互制约关系,可能揭示了研究区在19.3-6.0 ka期间发生了70次地震事件。谱分析揭示可能对应强震的810年和378年的长周期以及可能对应中小地震的85年和65年短周期。分粒组磁化率测量显示,中粗粉砂(16-32 μm和32-63 μm)相对于其它粒组对磁化率值贡献更大,暗示气候增温变湿导致风化增强为研究区提供更多粗的磁性颗粒(Jiang et al., 2017b)。锆石U-Pb测年研究(Zhong et al., 2017)显示,茂县新磨村湖相沉积与刁林湖相沉积具有颇为相似的粉尘物源,但它们与理县粉尘沉积具有明显不同的物源。这表明即使空间上相距不足100 km,地震引起的粉尘事件更多地影响当地,但范围有限,不具备远距离对比的特征(Jiang et al., 2017b)。



上述研究成果及全文链接如下:

Jiang, H.C., Wan, S.M., Ma, X.L., Zhong, N.,and Zhao, D.B., 2017a. End-member modeling of the grain-size record of Sikouzi fine sediments in Ningxia (China) and implications for temperature control of Neogene evolution of East Asian winter monsoon. PLoS ONE 12(10): e0186153.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0186153

Jiang, H.C., Zhong, N., Li, Y.H., Ma, X.L.,Xu, H.Y., Shi, W., Zhang, S.Q., Nie, G.Z., 2017b. A continuous 13.3-ka record of seismogenic dust events in lacustrine sediments in the eastern Tibetan Plateau. Scientific Reports 7:15686, doi:10.1038/s41598-017-16027-8. http://www.nature.com/articles/s41598-017-16027-8

Zhong, N., Song, X.S., Xu, H.Y., Jiang,H.C., 2017. Influence of a tectonically active mountain belt on its foreland basin: Evidence from detrital zircon dating of bedrocks and sediments from the eastern Tibetan Plateau and Sichuan Basin, SW China. Journal of Asian Earth Sciences 146, 251-264. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1367912017302845

Liang, L.J. and Jiang, H.C., 2017.Geochemical composition of the last deglacial lacustrine sediments in East Tibet and implications for provenance, weathering and earthquake events.Quaternary International 430, 41-51. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1040618215007132

Jiang, H.C., Zhong, N., Li, Y.H., Xu, H.Y.,Yang, H.L., Peng, X.P., 2016a. Soft sediment deformation structures in the Lixian lacustrine sediments, Eastern Tibetan Plateau and implications for postglacial seismic activity. Sedimentary Geology 344, 123-134. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S003707381630135X

Jiang, H.C., Guo, G.X., Cai, X.M., Thompson,J.A., Xu, H.Y., Zhong, N., 2016b. Geochemical evidence of windblown origin ofthe Late Cenozoic lacustrine sediments in Beijing and implications for weathering and climate change. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 446, 32-43. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031018216000183

Jiang, H.C., Shevenell, A., Yu, S., Xu,H.Y., Mao, X., 2015. Decadal- to centennial-scale East Asian summer monsoon variability during the Medieval Climate Anomaly reconstructed from an eastern Tibet lacustrine sequence. Journal of Paleolimnology 54, 205-222. https://link.springer.com/article/10.1007/s10933-015-9847-1

Xu, H.Y., Jiang, H.C., Yu, S., Yang, H.L.,Chen, J., 2015. OSL and pollen concentrate 14C dating of dammed lake sediments at Maoxian, east Tibet, and implications for two historical earthquakes in AD 638 and 952. Quaternary International 371, 290-299. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1040618214006971

Jiang, H.C., Mao, X., Xu, H.Y., Yang, H.L.,Ma, X.L., Zhong, N., Li, Y.H., 2014. Provenance and earthquake signature of the last deglacial Xinmocun lacustrine sediments at Diexi, East Tibet.Geomorphology 204, 518-531. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169555X13004376

Jiang, H.C. and Ding, Z.L., 2010.Eolian grain-size signature of the Sikouzi lacustrine sediments (Chinese Loess Plateau): Implications for Neogene evolution of the East Asian winter monsoon.Geological Society of America Bulletin 122(5/6), 843-854. https://pubs.geoscienceworld.org/gsabulletin/article-lookup/122/5-6/843