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洞穴震积岩

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塌陷的洞穴顶部
洞穴示意图

洞穴震积岩(英语:speleoseismite)是一种受损的洞穴沉积物, 它们被认为是因地震事件而变形。洞穴震积岩包括被切割的钟乳石、掉落的石笋、塌陷的洞穴顶部、 洞穴沉积物 的倾斜、生长轴的变化、钟乳石-石笋之间彼此移位等等。这些震积岩可用于古地震学研究[1][2]

实例

洞穴沉积物在历经地质演变过程中,很难保存在岩石内。目前所知的都保存在属于第四纪的洞穴内。喜马拉雅山区因现今造山运动引起频繁的地震,许多洞穴震积岩都在此处研究。

  1. 历史时代的地震:2008 年的汶川 7.9 级地震 ,在青藏高原东部龙门山断层带导致十多个洞穴内损害, 包括洞穴部分或完全倒塌。 其中“石管”是最容易受到地震的损坏。其他纺锤形和细长形状的洞穴沉积物, 也有被损坏的。调查结果表明钟乳石断落的方向与地震波传播的方向一致。汶川地震造成的上盘移动方向为NW-NNW,与映秀-北川断层带下盘运动一致。故而推断溶洞内的断层并非汶川地震的同震构造[3]
  2. 史前时代的地震: 中段喜马拉雅山脉分布于印度库马恩省和加瓦尔省(Kumaun and Garhwal Provinces),此处有逆冲断层但现今却长期无地震。此处在逆冲断层之间有天然洞穴。在天然洞穴内,根据古代液化特征和石笋的变形,Rajendran 等人(2016)建立了过去地震的历史。他们发现石笋的生长有异常,包括生长轴突然倾斜或旋转、生长终止、以及断裂后重新生长等。根据放射性U-Th 年龄鉴定,发现异常属于多次古地震事件造成。其中最年轻的事件,在时间上对应了一场中世纪大地震[4]。同样在意大利,Kagan等人(2017)研究了北卡拉布里亚地区(Northern Calabria)的两个地下洞穴,进行洞穴地震分析。该地区位于地震活跃地区,在近代和史前时期曾发生过中型至大型地震。他们调查的洞穴震积岩包括倒塌和破碎的钟乳石、留在原位但被切割的石笋和钟乳石以及倒塌的洞穴天花板。根据放射性元素鉴定,发现三次强震事件。2012 年,该地区发生了 5.2 级地震,但对洞穴未造成损害,这表明能造成本地区洞穴震积岩的震级下限规[5]

参考文献

  1. ^ Kagan, E.J., Agnon, A., Bar-Matthews, M., Ayalon, A., 2005, Dating large, infrequent earthquakes by damaged cave deposits. Geology, v. 33; no. 4; p. 261-264.
  2. ^ Gilli, E., Levret, A., Sollogoub, P., and Delange, P., 1999, Research on the February 18, 1996 earthquake in the caves of Saint-Paul-de-Fenouillet area, (eastern Pyrenees, France): Geodinamica Acta, v. 12, p. 143.
  3. ^ Xue-qin Zhao, Fu-dong Wang, Sophie Verheyden, Jing Liu-zeng, Gang Zhang(2020).Earthquake-related speleothem damages: observations from the 2008 Mw 7.9 Wenchuan, China,Geomorphology,Volume 358,2020,107130,ISSN 0169-555X,https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2020.107130. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169555X20301021)
  4. ^ Rajendran, C.P., Sanwal, J., Morell, K.D. et al. Stalagmite growth perturbations from the Kumaun Himalaya as potential earthquake recorders. J Seismol 20, 579–594 (2016). https://doi.org/10.1007/s10950-015-9545-5)
  5. ^ Elisa Joy Kagan, Francesca Romana Cinti, Laura Alfonsi, Riccardo Civico, Miryam Bar-Matthews(2017)Broken speleothems reveal Holocene and Late Pleistocene paleoearthquakes in Northern Calabria, Italy,Quaternary International,Volume 451,2017,Pages 176-184,ISSN 1040-6182,https://doi.org/10.1016/j.quaint.2016.10.023. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1040618216303767)