El significado y los métodos de investigación de la fractura activa.
Desde que Willis y Wood propusieron el concepto de fallas activas en la década de 1920, varias organizaciones geológicas internacionales, geólogos y expertos en ingeniería geológica han prestado atención a la investigación sobre fallas activas. Esto se debe a que las fallas activas no lo son. solo El estudio de la geodinámica actual proporciona la evidencia más importante y directa, y las fallas activas controlan la ocurrencia de desastres geológicos dinámicos internos y externos. Al mismo tiempo, el deslizamiento por fluencia y el deslizamiento de fallas también pueden causar que los edificios (estructuras) sufran. diversos grados de daño. En la actualidad, las actividades de ingeniería humana avanzan continuamente hacia áreas tectónicas profundas y activas, y los problemas geológicos de ingeniería y los desastres geológicos causados por fallas activas son cada vez más prominentes, lo que obliga a las personas a invertir mucha mano de obra y recursos materiales en el estudio de fallas activas.
1. El significado de ruptura activa
Hasta ahora, todavía existen diferentes puntos de vista y interpretaciones sobre la definición de ruptura activa en el país y en el extranjero, centrándose principalmente en la época de los últimos tiempos. actividad de ruptura activa Límites inferiores, clasificación de ruptura de actividad (demarcación de niveles de intensidad de actividad y límites de tiempo de actividad), etc. Las principales razones de las diferencias anteriores son: ① Los estándares y principios actuales para clasificar las fallas activas en el país y en el extranjero no están unificados; ② Existen diferencias en la comprensión de las leyes del movimiento de la corteza terrestre entre los investigadores; ③ Los investigadores pertenecen a diferentes industrias; , especialmente cuando se estudian fallas activas. Los propósitos y tareas son diferentes.
Willis (1923) definió las fallas activas como: "fallas que pueden deslizarse". Nikolayev (1962) definió diversas estructuras formadas desde el Neógeno que determinan los contornos básicos del terreno moderno y las denomina neotectónicas. movimientos. Los diferentes tipos de sistemas de deformación tectónica formados durante el movimiento neotectónico se denominan estructuras activas. Las estructuras de falla de diferentes propiedades, diferentes escalas y diferentes direcciones formadas durante el movimiento neotectónico se denominan colectivamente estructuras de fractura. Esta opinión alguna vez fue aceptada por muchos estudiosos chinos. Bonilla (1970) considera: "Las fallas activas son fallas que estuvieron activas no hace mucho tiempo y pueden volver a estar activas en un futuro próximo". Ding Guoyu (1982) señaló: "Estrictamente hablando, el significado del término falla activa aún no está claro y es controvertido. Pero en términos generales, las fallas activas se limitan a fallas que todavía están activas en el Cuaternario, es decir, aquellas fallas que están todavía activo hoy. Una falla que está activa o intermitentemente activa". Ren Zhenhuan (1983) y Xu Xuehan (1994) tienen puntos de vista similares. En 1983, el Programa Internacional de Comparación Geológica - Proyecto Global de Comparación de Fallas Activas Principales (IGCP-206), organizado por la UNESCO y la Unión Internacional de Geociencias y Geociencias, continuó la era de la investigación de fallas activas desde el Neógeno y el Cuaternario hasta el presente, y lo puso en perspectiva Trátelo como un proceso continuo. La Sociedad Estadounidense de Investigación Geofísica (1986) define la tectónica activa como: “Procesos tectónicos que producen deformación de la corteza terrestre en una escala de tiempo (de decenas a cientos de años) que tienen un impacto significativo en la sociedad humana”. La Comisión de Energía Atómica de EE. UU. y la Comisión de Regulación Nuclear de EE. UU. se refieren a las estructuras de fractura que han experimentado al menos una actividad significativa en los últimos 50.000 años o más de una actividad significativa en los últimos 500.000 años como fracturas dinámicas. Li Xingtang et al. (1987) creían que las fallas que han estado activas desde el Cuaternario y que pueden estar activas en el futuro se denominan fallas activas. Se enfatiza que las fallas activas deben ser fallas profundas precuaternarias dentro del lecho de roca o fallas regionales de tamaño grande o mediano resucitadas durante el Cuaternario. En cuanto a aquellas fallas de menor escala en el Sistema Cuaternario dentro o cerca de la zona de falla que tienen deformaciones tectónicas relacionadas y están expuestas en el Sistema Cuaternario, solo pueden denominarse fallas cuaternarias o fallas activas para mostrar la diferencia con las fallas cuaternarias. anterior. El Código de Estudios de Ingeniería Geotécnica de la República Popular China (GB50021-2001) define las fallas que han tenido actividad sísmica en un nuevo período geológico (10.000 años) o que están activas recientemente y pueden continuar estando activas en los próximos 100 años como nuevas fallas activas. fallas nuevas activas que han experimentado terremotos de magnitud 5 o superior en los últimos 500 años y que pueden ocurrir en los próximos 100 años se definen como fallas sismogénicas que estuvieron activas hace 10.000 años y no han estado activas desde hace 10.000 años; como pausas de actividad no nueva. Deng Qidong (2003) definió como fallas activas las fallas que estuvieron activas a finales del Pleistoceno o hace entre 100.000 y 120.000 años. Zhou Bengang (2004) definió las fallas que han estado activas desde hace 30.000 años (hace 50.000 años en el sur de China) como fallas activas de ingeniería.
En definitiva, aún existen grandes diferencias en la definición de fractura activa, y no existe una norma internacional o nacional que sea común a todas las industrias.
Teniendo en cuenta las opiniones antes mencionadas sobre fallas activas y los estándares nacionales relevantes, así como las leyes de evolución tectónica de la meseta Qinghai-Tíbet y las áreas suroeste desde el Cenozoico, se cree que en el proceso de planificación de proyectos importantes en Qinghai -Meseta del Tíbet y sus alrededores, se considerarán las actividades que han ocurrido desde el Cuaternario. Es más apropiado tratar las fallas como fallas activas en vista de las condiciones topográficas y las características geológicas del Cuaternario del área del cañón alpino en el sureste de Qinghai. -Meseta del Tíbet, las fallas activas desde finales del Pleistoceno deberían ser el foco de la investigación.
2. Principales métodos de investigación de fracturas activas
1. Identificación de signos de fracturas activas
Los signos de identificación de fracturas activas fueron realizados por Yi Mingchu (1993). ) A través de un resumen sistemático, se resumieron 76 señales de identificación de fallas activas en 9 categorías: señales estratigráficas, señales geomorfológicas, señales de zonas de fractura de fallas, señales de aguas subterráneas, señales de actividad de magma, señales de terremotos, señales de teledetección, señales arqueológicas y señales de medición instrumental. Xu Xuehan (1994) propuso identificar fallas activas desde diferentes aspectos como topografía, observación de deformaciones, anomalías geofísicas, características de imágenes de teledetección, actividad sísmica, actividad volcánica, distribución de aguas termales y datación de eventos tectónicos. Keller y Pinter (1996) discutieron sistemáticamente los signos de identificación de fallas activas desde diferentes perspectivas, como terremotos históricos y paleosismica, geología cuaternaria, formas tectónicas, geodesia, índice geomorfológico, cambios de ríos, formas costeras y orogenia. Han Tonglin (1987) llevó a cabo una discusión especial sobre la distribución, edad de formación y relaciones estructura-sísmica, estructura-geomorfología, estructura-geotérmica de estructuras activas en el Tíbet. Wu Zhangming et al. (1992) analizaron los signos de identificación de fallas activas en el Tíbet central desde las perspectivas de la geomorfología estructural, la geología sísmica y las imágenes de teledetección. Ding Guoyu et al. (1993) discutieron además diferentes tipos de fallas activas y signos de identificación segmentarios, incluidos signos morfológicos, signos geomorfológicos, signos de deformación, signos litoestratigráficos, signos sísmicos y signos geofísicos. Ma Zongjin (1992) clasificó los signos de identificación de fallas activas en varios tipos: signos de imágenes de teledetección, signos geomorfológicos estructurales, signos de cambios estratigráficos, signos hidrogeológicos, signos de composición de estructuras de fallas y signos microgeomorfos de fallas. Con base en los antecedentes estructurales geológicos a lo largo del ferrocarril Yunnan-Tíbet, las principales señales adecuadas para la identificación de fallas activas en áreas de cañones de alta montaña se resumen a continuación:
(1) Señales de imágenes de teledetección
Las fallas activas se detectan en satélites y, a menudo, hay marcas de imágenes lineales obvias en las imágenes aéreas de detección remota. En particular, las principales fallas activas a menudo muestran bandas lineales claras u oscuras en las imágenes de detección remota. El grosor, la longitud, la profundidad y la visibilidad de los tonos lineales son indicadores importantes para distinguir la escala de las fracturas activas y la fuerza de la actividad. Las fracturas activas fuertes generalmente se caracterizan por tonos lineales obvios o un fuerte contraste tonal en ambos lados, imágenes gruesas, y buena continuidad, que a menudo refleja una zona de falla activa de más de cien kilómetros de largo y varios kilómetros de ancho, una falla con actividad insignificante, las huellas lineales son sólo vagamente visibles, el contraste de color en ambos lados es débil, difícil de distinguir; a simple vista y carece de signos de actividad cuaternaria (Ma Zongjin, 1992).
El procesamiento especial de mejora de imágenes de los datos de teledetección satelital ETM puede hacer que las imágenes lineales de fallas activas y topografía, accidentes geográficos, sistemas hídricos, sedimentos, etc. relacionados sean más claras, mejorando así la precisión y confiabilidad de la interpretación de la teledetección de fallas activas. La calidad de los datos e imágenes de teledetección ETM a lo largo del ferrocarril Yunnan-Tíbet es generalmente excelente y tiene buenos efectos de interpretación sobre fallas activas y desplazamientos de fallas. En algunas áreas clave, se han logrado buenos resultados combinando imágenes de sensores remotos satelitales de pequeña y mediana escala con fotografías aéreas de gran y mediana escala para una interpretación integral, o aplicando datos de sensores remotos satelitales SPOT de alta precisión y alta resolución para identificar fallas activas y determinar el efecto de los desplazamientos de fallas.
(2) Signos de deformación estructural y desplazamiento de fallas en zonas de falla
El movimiento de fallas suele ir acompañado de una fuerte deformación estructural, formando diferentes tipos de rocas estructurales y estructuras de deformación. Las rocas estructurales comunes en las zonas de falla incluyen brecha de falla, roca cataclástica, granulita, vidrio pseudobasalto, gubia de falla, etc. Las zonas de fractura de falla activa a menudo desarrollan hendiduras de falla frescas o brechas de falla sueltas no cementadas, y se desarrollan cuñas estructurales y cuñas coluviales a lo largo de la zona de falla, se desarrollan raspaduras, escalones y espejos de fricción en algunos planos de falla, y se desarrollan raspaduras, escalones de falla, etc. paso a paso se puede determinar la naturaleza y dirección del movimiento de la falla. La grieta de falla, el cemento calcáreo de falla y el coluvión se pueden datar utilizando métodos de termoluminiscencia, fotoluminiscencia, series de uranio, ESR y 14C para determinar mejor la edad de la actividad de la falla. Las zonas de fractura de fallas activas a menudo cortan estratos cuaternarios y a menudo se desarrollan diferentes tipos de uniones o fisuras dentro de las fallas. Algunas fallas activas desarrollan esquistosidad y están acompañadas de pequeños pliegues.
Las fallas activas de diferentes naturalezas tienen diferentes características de desplazamiento de fallas. Las fallas activas de rumbo a menudo desplazan horizontalmente las formas de relieve cuaternarias a lo largo de largas distancias, como plantaciones, terrazas de ríos, terrazas a orillas de lagos y sistemas de agua, crestas, abanicos aluviales, etc., lo que resulta en agua. sistemas y El abanico aluvial migra direccionalmente; algunas fallas de deslizamiento activas cortan el río, formando el río Duantou y la zanja de Duantou. Las fallas normales activas cortan los accidentes geográficos del Cuaternario, lo que resulta en cambios regulares en la altura de los accidentes geográficos. Por ejemplo, las fallas activas en el pie oriental de la montaña nevada de Yulong se convirtieron en fallas límite entre la cuenca y la montaña. Las fallas inversas activas cortan y dislocan la superficie del relieve, lo que hace que la superficie del relieve se eleve paso a paso a lo largo de la zona de la falla, como la Zona de falla de empuje central principal (MCT) en el Himalaya. Al observar los signos sedimentarios de dislocación de fallas en diferentes períodos del Cuaternario, podemos identificar la naturaleza de las fallas activas y la cantidad de desplazamiento en diferentes períodos, y estimar la velocidad del movimiento de las fallas. En las zonas de falla y los perfiles de fallas naturales expuestos por la exploración de zanjas, las observaciones de la ocurrencia de fallas, la composición de la estructura estructural de la roca, la edad estratigráfica desplazada y las características del movimiento de la falla son de gran importancia para identificar fallas activas, determinar la edad de la actividad de la falla y juzgar las propiedades de la falla.
(3) Marcadores estratigráficos y sedimentarios
Aunque la mayor parte del ferrocarril Yunnan-Tíbet está ubicado en áreas de alta montaña y cañones, los marcadores estratigráficos y sedimentarios siguen siendo importantes para identificar fallas activas durante la investigación de fallas activas, una buena base para juzgar la edad de la actividad de fallas. Al observar la relación entre fallas y estratos y determinar la edad de los estratos cortados, desplazados y controlados por fallas, se puede determinar bien el período de actividad de la falla. A lo largo del ferrocarril Yunnan-Tíbet se encuentran ampliamente distribuidos depósitos de agua morrena y glacial, depósitos lacustres, depósitos aluviales, etc. de diferentes períodos del Cuaternario. La datación precisa de estos estratos sedimentarios y el establecimiento del marco cronológico de los estratos del Cuaternario pueden proporcionar una base. identificación, proporcionando una base científica importante para el estudio de fallas activas. Las fallas que obviamente cortaron y dislocaron estratos sedimentarios lacustres del Pleistoceno superior, capas de grava fluvial del Pleistoceno superior, sedimentos de morrena y agua helada del Pleistoceno superior y depósitos de manantiales del Pleistoceno superior, pero que obviamente no cortaron las capas sedimentarias del Holoceno, son todas ellas. Es una falla activa del Pleistoceno tardío. Las fallas de diferente naturaleza que claramente cortan y dislocan la capa de grava fluvial del Holoceno, la capa sedimentaria lacustre del Holoceno, los depósitos de manantiales del Holoceno, la morrena del Holoceno y los depósitos de agua helada son todas actividades del Holoceno.
(4) Signos de terremoto
El movimiento desigual de deslizamiento de las fallas activas es una causa importante de los terremotos. Las fallas activas tienen un control significativo sobre el nacimiento, la ocurrencia y la distribución de los terremotos. . Por lo tanto, los terremotos históricos y los terremotos antiguos son indicadores importantes para identificar fallas activas y estudiar los hábitos de actividad de las fallas. La distribución de los terremotos antiguos, los terremotos históricos y los terremotos modernos está obviamente controlada por fallas sísmicas activas, como zonas de ruptura de terremotos en la superficie, estanques de barrera, fisuras sísmicas, escarpes sísmicos, cuñas coluviales sísmicas, licuefacción de arena sísmica, colapsos sísmicos y terremotos antiguos. Las trincheras sísmicas se han convertido en una importante marca de identificación de fallas activas del Holoceno (fallas sísmicas). La observación instrumental y el registro de la distribución lineal significativa de los epicentros de los terremotos pueden revelar la distribución espacial de las fallas sísmicas. Las fallas paleosísmicas tienen rastros de corte y dislocación rápidos, como cizallamiento y dislocación rápidos de gravas, nódulos, sedimentos lacustres y estructuras artificiales en sedimentos sueltos. Las fallas paleoterremotos están cubiertas y enterradas por sedimentos posteriores. Al determinar la edad de los estratos cortantes y las capas de cobertura, se puede determinar la edad relativa de ocurrencia de los paleoterremotos y el patrón de recurrencia de los paleoterremotos. Las depresiones paleosísmicas son depresiones lineales y trincheras lineales con pendientes pronunciadas que quedaron de actividades paleosísmicas (Ma Zongjin, 1992). Son uno de los símbolos importantes para identificar paleoterremotos y fallas sísmicas.
El análisis estadístico muestra que existe una relación funcional entre la magnitud del terremoto y el período de recurrencia y la velocidad del movimiento de la falla. Cuanto mayor es la velocidad del movimiento de la falla, más fuerte es la actividad y más corto es el período de recurrencia del terremoto. Por lo tanto, la ruptura del terremoto, la distribución del terremoto y los restos del terremoto no solo son pistas importantes para estudiar las leyes de la actividad sísmica, sino también símbolos importantes para identificar fallas sísmicas y estudiar las leyes de la actividad de las fracturas. Vale la pena señalar que las señales sísmicas utilizadas para identificar fallas activas solo son aplicables a fallas sísmicas de deslizamiento, y es necesario utilizar otras señales no sísmicas para identificar fallas activas de deslizamiento.
(5) Signos geomórficos
Las fallas activas de diferentes naturalezas tienen un control significativo sobre la formación y evolución de los accidentes geográficos, formando diferentes tipos de accidentes geográficos de fallas. Los accidentes geográficos de fallas activas comunes incluyen escarpes de fallas, triángulos de fallas, valles de fallas, levantamientos de fallas, valles colgantes y acantilados de fallas, terrazas de accidentes geográficos asimétricos, límites de accidentes geográficos y zonas de gradiente de accidentes geográficos. Los diferentes tipos de accidentes geográficos se han convertido en marcadores comunes para identificar fallas activas de diferentes naturalezas; sin embargo, es difícil determinar la edad de la falla y calibrar con precisión la ubicación de la falla basándose únicamente en los marcadores geomorfológicos de las fallas activas. marcadores sedimentarios, marcadores sísmicos, marcadores geofísicos y marcadores cronológicos combinados, realizar un análisis integral y, si es necesario, considerar el uso de métodos de perforación y zanjas para la divulgación.
Las fallas activas cortan los sistemas de agua y los valles modernos, lo que provoca que los sistemas de agua y los valles se disloquen, se desvíen y giren bruscamente, formando fenómenos asimétricos en el ancho de los valles en el río Duantou, el río Duanwei y el estanque Duansai. , y los dos lados de la culpa. Las fallas activas también pueden cortar y dislocar abanicos aluviales modernos, cortar y dislocar plantaciones, terrazas fluviales, crestas y plataformas lacustres, convirtiéndose en un símbolo importante para identificar fallas activas y medir el desplazamiento de fallas.
(6) Actividades de aguas termales
Las aguas termales naturales son manantiales en ascenso con temperaturas más altas formados por agua caliente en la corteza profunda que migra a lo largo de fallas activas, enriqueciéndose y brotando hacia la superficie. , es una de las formas importantes de liberar energía térmica dentro de la tierra. Las aguas termales se dividen en aguas termales de baja temperatura (25-40 ℃), aguas termales de temperatura media (40-60 ℃), aguas termales de temperatura media-alta (60-80 ℃), aguas termales de alta temperatura (80 -100 ℃) y manantiales hirviendo (≥100 ℃) según la temperatura del agua del manantial. La distribución de la mayoría de las fuentes termales naturales está estrictamente controlada por fallas activas y está expuesta en zonas de fractura de fallas en valles de fallas y áreas al pie de las colinas. Muchas fuentes termales famosas se desarrollan en las intersecciones de fallas activas regionales en diferentes direcciones, actividad de fuentes termales de alta temperatura; zonas y fuerte actividad sísmica. Las bandas tienen buena correspondencia espacial. Las fallas de tensión normal, las fallas de deslizamiento oblicuo de tensión-torsión y las fallas de deslizamiento torsional son ubicaciones estructurales favorables para la formación de fuentes termales. Algunas fuentes termales de temperatura media y baja están controladas por estructuras de plegado y topografía, y no tienen una relación obvia con ellas. fallas.
La mayoría de las fuentes termales a lo largo del ferrocarril Yunnan-Tíbet se distribuyen en grupos y cinturones en zonas de fallas activas y cuencas de rift, cuencas de separación y cuencas de rift. La distribución espacial de las fuentes termales dentro de la cuenca es. obviamente afectado por el límite del borde de la cuenca. Controlado por fallas activas o fallas activas dentro de la cuenca. Por lo tanto, las fuentes termales naturales no son solo el producto de la actividad de las fallas, sino también una importante marca de identificación de fallas activas. Los grupos de fuentes termales anulares u ovaladas a menudo indican la intersección y combinación de fallas activas en diferentes direcciones. Los grupos pueden indicar mejor la actividad.
(7) Anomalías geofísicas
La detección geofísica, como la prospección eléctrica, la reflexión sísmica y la medición del gas radón, pueden revelar mejor la ubicación, la aparición y la naturaleza de fallas activas ocultas. Símbolo importante para identificar fracturas activas. Las fallas activas tienen un buen contenido de agua, producen importantes anomalías de baja resistividad y tienen una gran diferencia eléctrica con las rocas intactas. El método de sondeo de perfil combinado de corriente continua se utiliza para obtener la curva del perfil de resistividad aparente a través de la disposición de electrodos con espaciado fijo entre electrodos, suministro de energía y medición punto por punto a lo largo de la línea del perfil. La exploración eléctrica se utiliza para obtener la curva de resistividad aparente de la línea de estudio. Los cambios eléctricos laterales de las capas de roca subterránea y las capas de suelo tienen respuestas obvias, lo que tiene un buen efecto en el rastreo de zonas de fractura estructural y la determinación de la ubicación de fallas activas. La medición de la radiactividad del gas radón es un método maduro para detectar fallas activas. Al medir la cantidad de partículas alfa producidas por el radón del suelo y su hija de descomposición, se puede determinar de manera efectiva la ubicación y el ancho de las fallas activas y las zonas de fractura estructural. Algunos académicos han observado cambios significativos en el contenido de radón antes y después de los terremotos y han intentado utilizar métodos de observación continua del contenido de radón para monitorear el movimiento de fallas y la actividad sísmica. Las fallas activas también tienen anomalías significativas en la velocidad de las ondas sísmicas. Los planos de falla y las zonas de fractura de fallas tienen un impacto significativo en la propagación de ondas sísmicas. Los métodos de detección sísmica se pueden utilizar para revelar la ocurrencia, naturaleza y extensión de fallas activas y fallas activas ocultas.
2. Métodos de datación para la era de la actividad de fallas
El desarrollo de la tecnología de datación proporciona una herramienta efectiva para la investigación cuantitativa sobre la era de la actividad de fallas. Los métodos de datación de fallas activas comúnmente utilizados incluyen. series de uranio, etc. Datación por líneas de valor, datación por resonancia de espín electrónico (ESR), datación por termoluminiscencia (TL), datación por luminiscencia óptica (OSL) y datación con isótopos de 14C, cortando los estratos más recientes y cubriendo fallas midiendo la edad de formación de los más antiguos. Los estratos, vetas de calcita, hendiduras de falla y cuñas estructurales en la zona de fractura de la falla se utilizan para determinar la edad de formación y actividad de la falla. Este estudio utiliza principalmente métodos de datación como isolíneas de la serie de uranio, oscilación de espín electrónico (ESR), termoluminiscencia (TL), luminiscencia óptica (OSL) y 14C para obtener datos geocronológicos confiables.
(1) Método de datación por isolinas en series de uranio
El método de series de uranio es la abreviatura del método de datación desequilibrada en series de uranio. El principio básico del método de datación desequilibrada de series de uranio es: existen tres series de desintegración radiactiva en la naturaleza. La desintegración de los elementos radiactivos uranio, torio y actinio sigue las siguientes reglas de desintegración radiactiva:
La estabilidad de la corteza. a lo largo del ferrocarril Yunnan-Tíbet y principales cuestiones geológicas de ingeniería
En la fórmula, t representa el tiempo (edad); N0 es la intensidad radiactiva inicial;
Los elementos padre e hijo de la serie radiactiva se encuentran en entornos geoquímicos complejos. Debido a diferencias en solubilidad, difusión y migración, adsorción, efecto Zillag-Chermans y otras propiedades físicas y químicas, cuando las condiciones geológicas cambian, los elementos hijos se separan. de la cadena de desintegración del cuerpo padre, provocando la destrucción del equilibrio de desintegración, lo que resulta en un déficit relativo o un exceso relativo del cuerpo hijo. Midiendo el contenido del padre y la hija en la muestra, y basándose en la acumulación de productos de descomposición o la descomposición del exceso de productos, se puede deducir la edad a partir de la ley de descomposición.
En la serie radiactiva natural 238U-206Pb, cuando el padre y el hijo alcanzan el equilibrio, λ1N1=λ2N2=λnNn. Sin embargo, cuando cambia el entorno geoquímico en el que se encuentra la muestra, la cadena de equilibrio se destruye, lo que resulta en un déficit relativo o un exceso relativo de cuerpos hijos, es decir, un desequilibrio en la serie del uranio. 230Th y 234U son dos hijas en la cadena de desintegración. Suponiendo que en un sistema cerrado, todo el 230Th se genera por la desintegración de 238U y 234U de la muestra, entonces la relación 230Th/234U se puede expresar mediante la siguiente fórmula:
A lo largo del ferrocarril Yunnan-Tíbet Estabilidad de la corteza terrestre y principales cuestiones geológicas de ingeniería
La tasa de crecimiento de 230 mil a lo largo del tiempo es:
Estabilidad de la corteza terrestre y principales cuestiones geológicas de ingeniería a lo largo del Yunnan -Tibet Railway
La fórmula , λ230, λ234 y λ238 son las constantes de desintegración de 230Th, 234U y 238U respectivamente. Con base en las proporciones reales medidas de 230Th/234U y 234U/238U, la edad t se calcula según la fórmula anterior. La vida media del 230Th (T1/2) = 75.200 años. Este método puede medir muestras que tienen entre 440.000 y 400.000 años. Es el método más utilizado entre los métodos de series de uranio. El rango de datación del sistema U es generalmente de entre 4.000 y 300.000 años.
Para carbonatos puros en cuevas y arrecifes de coral marinos, las proporciones 230Th/234U y 234U/238U de las muestras se pueden medir directamente y se puede calcular la edad de formación de las muestras. Sin embargo, los sedimentos lacustres y las muestras de carbonato relacionadas con fallas a menudo contienen residuos minerales tempranos. Dado que es difícil separar completamente la fase carbonatada y la fase no carbonatada de la muestra, las edades de los minerales carbonatados nuevos y los minerales no carbonatados residuales son muy diferentes. .Grande, por lo que es difícil obtener datos de edad razonables mediante métodos de análisis convencionales. Por lo general, las muestras de sedimentos que contienen carbonato medidas se pueden clasificar mediante métodos de tamizado y sedimentación según el tamaño y la densidad de las partículas, y se pueden obtener de 3 a 4 submuestras, cada submuestra se puede disolver completamente y los isótopos de U y Th se pueden disolver por completo; medido respectivamente, represente 234U/232Th contra 238U/232Th, y la pendiente del contorno es la proporción de carbonato 234U/238U; La proporción obtenida de esta manera representa la proporción de isótopos del carbonato recién formado después de la eliminación de los desechos y la contaminación del material residual. La sustitución en la fórmula se puede utilizar para calcular la edad de formación de la nueva muestra de carbonato, que se denomina serie U. edad isolina.
Las muestras de datación en serie de uranio deben ser frescas y el contenido de carbonato en la muestra de carbonato impuro debe ser lo más alto posible. Este estudio utilizó principalmente el método de isolíneas de series de uranio para fechar estratos lacustres, manantiales calcáreos y cementos calcáreos, y logró buenos resultados.
(2) Datación por vibración de espín electrónico (ESR)
Durante la formación y actividad de una falla, a menudo se forman diferentes tipos de fisuras de falla a lo largo de la zona de fractura de la falla, convirtiéndose en un lugar importante para el almacenamiento y migración de aguas subterráneas o fluidos térmicos, y bajo ciertas condiciones de temperatura y presión (temperatura ≤ 100°C, profundidad ≤ 3 km), se depositaron vetas de calcita sintectónica y vetas de yeso. Al tomar muestras de vetas de calcita y vetas de yeso del mismo período tectónico y utilizar el método de resonancia de espín electrónico (ESR) para determinar su edad, se puede determinar la edad de formación y actividad de la falla. El principio es: desde que se forma la muestra, está sujeta a radiación radiactiva del entorno circundante, generando electrones huecos dentro del cristal. La dosis de radiación total (Nd) recibida por la muestra es proporcional al número de electrones huecos acumulados en la muestra, y el espectrómetro magnético ESR puede medir el número de electrones huecos en la muestra, por lo que la dosis de radiación total recibida por la muestra es proporcional al número de electrones huecos acumulados en la muestra. Se puede determinar la muestra en el período histórico geológico (Nd).
La determinación de la dosis total de radiación (Nd) recibida por la muestra es la clave para la datación VSG. Triture la muestra, seleccione partículas de calcita pura o yeso puro de 0,1 a 0,2 mm y sumérjalas en una solución de ácido clorhídrico 0,1 N durante 3 minutos, luego limpie la muestra con agua destilada y séquela a una temperatura de 60 a 70 °C; . Divida la muestra seca en 5 a 8 partes, cada una con un peso de 300 mg.
La muestra dividida se irradió con rayos gamma en dosis de 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 y 80 krad generados por 60Co. Coloque la muestra irradiada en un tubo de cuarzo y utilice un espectrómetro ESR para medir la curva del espectro y la intensidad de la señal de la muestra. La intensidad de la señal ESR (I) de la muestra tiene una correlación lineal o exponencial con la dosis de 60Co. La intersección de la línea recta o curva relevante en la coordenada de 60Co (intensidad de la señal I=0) es la dosis de radiación total recibida por la muestra. desde su formación (Nd) (Henning et al., 1983; Wagner, 1998). Otro parámetro importante para la datación ESR es la dosis de radiación anual (D), que está relacionada linealmente con el contenido de elementos radiactivos U, Th y K en la muestra. La contribución de la desintegración radiactiva de cada elemento a la intensidad de los rayos α, β y γ se puede obtener midiendo el contenido de los elementos radiactivos U, Th y K en muestras o en el medio ambiente y basándose en el modelo de equilibrio radiactivo (Henning et al., 1983; Nambi y Aitkan, 1986 Calcular la dosis de radiación anual (D). La fórmula de cálculo es la siguiente:
Estabilidad de la corteza terrestre y principales cuestiones geológicas de ingeniería a lo largo del ferrocarril Yunnan-Tíbet
En la fórmula anterior, U representa el contenido de uranio del elemento radiactivo (×10- 6), Th representa radiactividad. El contenido del elemento torio (× 10-6), K representa el contenido de potasio del elemento radiactivo (%). Sobre la base de medir la dosis de radiación total (Nd) y la dosis de radiación anual (D) de la muestra, se calcula la edad de la muestra (t) de acuerdo con la fórmula t=Nd/D, y luego se determina el período de actividad de la falla.
(3) Datación por termoluminiscencia (TL)
La datación por termoluminiscencia (TL) es un método desarrollado a partir de la arqueología y ahora se ha convertido en un importante método de datación para la edad sedimentaria y la cronología geológica del Cuaternario. eventos. El principio es el siguiente: cuando una sustancia se calienta a 400-500°C, puede emitir una especie de luz (termoluminiscencia). Cuando se vuelve a calentar, la luz desaparece, es decir, la energía almacenada se agota. Debido a que algunos minerales cristalinos pueden absorber algo de energía a través de elementos radiactivos y almacenarla, cuanto más tiempo, más absorben. La principal absorción es la energía liberada por la desintegración radiactiva del uranio, el torio, el potasio y el 40K. Se puede determinar la formación o cristalización de minerales rocosos. La edad y la edad de calentamiento de rocas y minerales. Cuando los minerales de roca se ven afectados por la actividad de la falla, algunos minerales pueden hacer que toda la energía termoluminiscente original se retire y se vuelva a acumular energía. La edad de su evento de calentamiento se puede inferir basándose en la magnitud de energía ahora conocida, es decir, la edad del cristal desde el último evento térmico que experimentó.
El rango de datación del método de termoluminiscencia puede ser desde unos pocos cientos de años hasta aproximadamente 500.000 años, con un error del 2% al 5%. El mejor período para la datación es de 50.000 a 100.000 años. Los objetos de recolección de muestras son principalmente fragmentos de cerámica, capas de horneado, loess y arena fina o limo que contiene una gran cantidad de partículas de calcita o cuarzo. Lo mejor es excavar entre 20 y 50 cm de la capa superficial. y registrar el entorno geológico circundante. Por lo tanto, cuando las condiciones lo permitan, al recolectar muestras de fragmentos de cerámica, ladrillos, calcita, arena, etc., se deben recolectar las sustancias ambientales que rodean las muestras para su análisis (Tabla 3-1).
Tabla 3-1 Requisitos de muestreo para la datación por termoluminiscencia
(4) Método de datación por luminiscencia óptica (OSL)
Aunque el método TL puede existir muchos tipos de Sin embargo, cuando se encuentran problemas como si el efecto de radiación heredado por las muestras durante la sedimentación (o eventos tectónicos) se puede eliminar, es decir, cuándo se debe utilizar como punto de partida para calcular la edad de las muestras geológicas sedimentarias, este tipo. El método de datación se utiliza ampliamente. Existen dificultades insuperables tanto en la teoría como en la tecnología experimental. Por esta razón, comenzó a surgir y desarrollarse la tecnología de datación por luminiscencia óptica (OSL) basada en sedimentación (sedimento). La tecnología de datación OSL fue propuesta por primera vez por el académico canadiense D.J. Huntley en 1985. Proporciona un medio técnico eficaz para la datación de eventos geológicos, climáticos y arqueológicos a corto plazo. A diferencia de la tecnología de citas TL, el punto cero de la tecnología de citas OSL es la luz solar, lo que supera fundamentalmente la dificultad de determinar el punto cero de la tecnología de citas TL, lo que mejora en gran medida la precisión de las citas.
Cuando se utilizan señales OSL para determinar la edad de los estratos de sedimentos, las muestras geológicas deben cumplir las siguientes condiciones: ① El cuarzo y otros minerales en el sedimento han estado expuestos a la luz solar durante el transporte y la deposición, incluso si el tiempo de exposición es corto; ② Estos cuarzos; Las señales OSL de tales minerales tienen una estabilidad térmica suficientemente alta, es decir, no se atenúan a temperaturas normales 8. Desde la deposición de sedimentos y el entierro, estos cuarzos y otros minerales han estado en un campo de radiación ionizante constante, y la tasa de dosis de radiación que reciben; La recepción es constante. Se requiere que esta capa depositada esté básicamente en un sistema cerrado de U, Th y K. Sólo de esta manera el valor de medición de la intensidad de la señal OSL de minerales acumulados naturalmente como el cuarzo puede ser la edad de deposición de la capa sedimentaria donde se encuentra la muestra natural.
(5) Método de datación con isótopos 14C
La datación con isótopos 14C es el método de datación más utilizado en las investigaciones del Cuaternario tardío. Después de la muerte de los organismos carbonosos, se detiene el intercambio de isótopos 12C, 13C y 14C. En este momento, el 14C continúa desintegrándose exponencialmente, con una vida media de 5730±40 años. Cuanto más viejo es el material carbonoso, menos 14C queda. La edad medida por el método 14C puede oscilar entre 40.000 y varios cientos de años, y la última tecnología ahora puede detectar muestras que tienen 120.000 años. La edad más antigua de las formaciones rocosas medida con el método de datación del 14C en mi país es de 50.000 años.
El método de datación con isótopos 14C se utiliza habitualmente para determinar la edad de materiales que contienen carbono en capas sedimentarias relacionadas con la actividad de la falla, infiriendo así indirectamente la edad de la actividad de la falla. Al medir la edad de las capas sedimentarias falladas, se puede conocer el límite inferior de la actividad de la falla; al medir la edad de las acumulaciones relacionadas con la actividad de la falla (como el fondo de los estanques de la falla y las cuñas de colapso), se puede determinar la edad de la actividad de la falla. conocida midiendo la edad de la actividad de la falla que no ha cambiado. La edad de la capa sedimentaria suprayacente sobre la falla se puede utilizar para determinar el límite superior de la actividad de la falla. Las muestras de 14C incluyen varios tipos de carbono orgánico y carbono inorgánico. El volumen de recolección de la muestra está relacionado con el contenido de carbono en la muestra (Tabla 3-2). cantidad requerida 2 veces.
(6) Método de datación geológica
Algunas fallas activas a lo largo del ferrocarril Yunnan-Tíbet se desarrollan en el área de distribución del Cuaternario, y algunas fallas activas se encuentran en el área de exposición del lecho rocoso. Diferentes períodos, diferentes tipos de capas sedimentarias y marcadores geomorfológicos en el Cuaternario pueden desempeñar un papel importante en la identificación de fallas activas y la determinación de la edad de la actividad de las fallas. Por ejemplo, los glaciares cuaternarios y los sedimentos de agua helada, los sedimentos lacustres cuaternarios, los depósitos de manantiales cuaternarios, los accidentes geográficos cuaternarios, las terrazas fluviales, los sedimentos fluviales, etc., se han estudiado y comparado a través de estudios regionales según la atribución de edad correspondiente. Es difícil obtener muestras de edad, podemos estudiar directamente las relaciones de corte y cobertura entre las fallas activas y estas capas sedimentarias y los marcadores geomorfológicos para determinar aproximadamente la era de formación y actividad de las fallas cuaternarias. Esto es para analizar las fallas. para patrones de actividad y estimación de la velocidad de movimiento de la fractura.
Tabla 3-2 Requisitos de muestreo para la datación con isótopos de 14C
3 Clasificación de fallas activas
La clasificación de las zonas de falla es un aspecto importante que debe considerarse en el de evaluación de la estabilidad de la corteza terrestre regional. Li Xingtang et al. (1987) creían que las fallas activas que producen grandes terremotos siempre se desarrollan a lo largo de fallas profundas activas en los tiempos modernos y fallas y fisuras profundas formadas desde el Cenozoico. Si no hay fallas profundas, no ocurrirán terremotos moderadamente fuertes (Ms ≥ 5) en bloques relativamente completos. Cuanto más se extienda la fractura, mayor será la profundidad de corte y mayor será la escala y la profundidad de la fractura. Cuanto mayor sea el grado de unión de las rocas en la zona de la falla, mayor será el esfuerzo de deformación requerido y mayor será el tamaño de la fuente y la magnitud del terremoto. Por lo tanto, la escala de la falla y la profundidad del corte son factores extremadamente importantes que controlan la actividad reciente y las zonas sísmicas de la corteza terrestre. Muchos ingenieros geólogos y geólogos estructurales conceden gran importancia a la relación entre fallas profundas, actividad reciente de la corteza terrestre y terremotos.
El Sr. Zhang Wenyou (1975) clasificó las fracturas en cuatro niveles según su profundidad de corte: fracturas litosféricas, fracturas de la corteza, fracturas del basamento y fracturas de roca de capa. En el estudio de la evaluación de la estabilidad de la corteza regional, los principales indicadores de la clasificación de la zona de falla generalmente incluyen: la escala de la zona de falla (la longitud y el ancho de la zona de falla y los niveles estructurales involucrados, etc.), la relación entre la zona de falla y diferentes niveles de bloques activos en el área. Relaciones y su papel en las actividades de la trama. Según el patrón estructural geológico del borde sureste de la meseta Qinghai-Tíbet y el último método de división de bloques activos, las fallas activas en el área de estudio se pueden dividir en cuatro niveles (Tabla 3-3). Las zonas de fallas activas que constituyen los límites de los bloques activos de primer nivel pertenecen a zonas de fallas de primer nivel (fallas de litosfera), como la zona de falla del río Yarlung Zangbo y la zona de falla del río Rojo.
Las zonas de falla activa ubicadas dentro del bloque de primer nivel y que constituyen el límite del bloque activo de segundo nivel pertenecen a la zona de falla de segundo nivel (falla de la corteza terrestre), como la zona de falla de Deqin-Zhongdian, la zona de falla de Longpan-Qiaohou, y la zona de falla de Lijiang-Jianchuan y la zona de falla de Yongsheng-Binchuan, etc. Las zonas de falla activa secundaria ubicadas dentro del bloque activo secundario pertenecen a la zona de falla de tercer nivel (falla de basamento), como la falla de Lijiang-Dajul, la zona de falla de Songgui occidental y la zona de falla de Heqing oriental. Las fallas pequeñas y medianas ubicadas dentro de la cuenca generalmente son fallas de roca de capa.
Tabla 3-3 Clasificación de las fracturas activas y sus principales características