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2008年5月12日汶川8.0级大地震造成了重大的人员伤亡和财产损失,也使得龙门山断裂带成为青藏高原边缘活动断层研究的热点地区。有关龙门山活动断层的研究多是集中在断裂带的空间展布、运动学、大地构造背景等物理属性方面。相对来讲,在龙门山断裂带开展的活动断层构造地球化学的研究仍然比较薄弱,尤其是断层泥地球化学特征及其构造地质学意义的研究报道非常有限。断层泥是断裂带活动的产物,断层泥矿物地球化学特征可以反映断裂带的很多属性,甚至可以包含断层活动性的某些信息。正是基于此,本论文选择在龙门山断裂带开展活动断层的构造地球化学研究,初探性的对断层泥的元素地球化学特征,尤其是氧化还原敏感性元素分布特征,与断层活动性之间的关系进行了初步探讨。
一共采集了断层泥样品36件,其中青川断裂带瓦厂口剖面12件,映秀-北川断裂带何家坝剖面9件,映秀-北川断裂带砂坝一队剖面15件,并对这些样品进行了XR_D和XRF的分析测试,结果显示所有样品的矿物成分和化学组分是相吻合的,样品中矿物成分主要为石英和长石,粘土矿物含量很少,主要为绿泥石、白云母、蒙脱石等,有部分样品中还含有方解石、黄铁矿等矿物。这很可能是由于断层开始活动的时间并不是很长,断层泥形成的时间也部长,因此表现为石英、长石含量很高,各种粘土矿物含量很低,这也许可以从一个侧面说明青川断裂和映秀-北川断裂都是很年轻但活动性却很强的断裂带。
对采自于映秀-北川断裂带砂坝一队剖面的15件断层泥样品,重点对其中的氧化还原敏感性元素化学种进行了分析研究,利用穆斯鲍尔效应(MBS)获取了样品中的铁元素化学种信息,以及利用X射线吸收近边技术(XAFS)获取了样品中锰元素与硫元素化学种的相关信息。结果显示,铁、锰、硫三种变价元素在各样品中的氧化还原赋存状态是基本一致的,即其所揭示的断层泥氧化还原环境是一致的。位于浅地表处的样品中,三种变价元素的还原态化学种均占据了相当大的比例,表现为经历了很强的还原作用,很可能是受到了地下深部还原性地质流体的影响,而后期地表流体灌入到裂缝中所形成的脉体中,三种变价元素的氧化态化学种却表现为占据了绝大多数,显示出很强的氧化性。铁、锰、硫元素化学种的分布特征间接说明了映秀-北川断裂带是一条很活跃的深大断裂,与深部的连通性良好,活动性很强。