一种断层活动时间确定方法、装置及相关设备

1.本技术涉及地质学技术领域，更具体地说，是涉及一种断层活动时间确定方法、装置及相关设备。


背景技术：

2.断层活动时间通常是根据断层两侧的地层配置关系、切割关系等来间接推断得到，而直接通过断层岩测年来确定断层活动时间的方法主要包括糜棱岩的ar-ar测年、断层泥电子自旋共振测年等等。
3.近年来，低温年代学技术的发展，为断层活动时间的获得提供了新的可能。例如利用磷灰石裂变径迹对断裂带内的断层泥、或者糜棱岩进行测年，来直接判断断层活动时间；以逆冲断裂上盘的快速剥露时间作为断裂活动时间等等。然而，目前大多采用单一的测年技术来确定断层活动时间，如果能结合多种方法对断层活动时间进行综合评估，则可以为低温年代学在判别断层活动时间方面提供新的选择。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供了一种断层活动时间确定方法、装置及相关设备，以实现对断层活动时间的判别。
5.为实现上述目的，本技术第一方面提供了一种断层活动时间确定方法，包括：
6.从目标断层处获取若干围岩样品和若干断层角砾岩样品；
7.采用u-pb定年方法分别对各围岩样品和各断层角砾岩样品进行测年，得到围岩样品的第一年龄区间以及断层角砾岩样品的第一年龄区间；
8.采用裂变径迹定年方法分别对各围岩样品和各断层角砾岩样品进行测年，得到各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄；
9.基于所述围岩样品的第一年龄区间、所述断层角砾岩样品的第一年龄区间、各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄、以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，确定所述目标断层的活动时间。
10.优选地，所述采用u-pb定年方法对各围岩样品进行测年，得到围岩样品的第一年龄区间的过程，包括：
11.分别从每一围岩样品中获取预设数量的锆石颗粒，并对各锆石颗粒制靶，得到一锆石靶；
12.对每一围岩样品的锆石靶进行打磨、抛光，得到对应于每一围岩样品的目标锆石靶；
13.从每一围岩样品的目标锆石靶中选取预设数量的锆石颗粒，得到每一围岩样品的各目标锆石；
14.采用u-pb定年方法对每一围岩样品的各目标锆石进行测年，得到每一围岩样品的
各目标锆石的年龄值；
15.根据每一围岩样品的各目标锆石的年龄值，确定围岩样品的第一年龄区间。
16.优选地，采用u-pb定年方法对每一围岩样品的各目标锆石进行测年，得到每一围岩样品的各目标锆石的年龄值的过程，包括：
17.利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪lam-icp-ms基于u-pb定年方法对每一围岩样品的各目标锆石进行测年，得到每一围岩样品的各目标锆石的年龄值。
18.优选地，根据每一围岩样品的各目标锆石的年龄值，确定围岩样品的第一年龄区间的过程，包括：
19.将每一围岩样品的各目标锆石的年龄值中，协和度低于预设值的年龄值剔除掉，得到每一围岩样品的有效年龄值集合；
20.基于每一围岩样品的有效年龄值集合，确定每一围岩样品的年龄区间；
21.基于各围岩样品的年龄区间，确定围岩样品的第一年龄区间。
22.优选地，所述采用裂变径迹定年方法对各围岩样品进行测年，得到各围岩样品的第二年龄的过程，包括：
23.分别从每一围岩样品中获取预设数量的磷灰石矿物颗粒；
24.将每一围岩样品的磷灰石矿物颗粒封装到环氧树脂中制靶，并采用氧化铝进行抛光，得到每一围岩样品处理后的磷灰石靶；
25.将每一围岩样品处理后的磷灰石靶置入预设的硝酸溶液中，并在预设温度下进行预设时间长度的刻蚀，得到每一围岩样品的目标磷灰石靶；
26.采用裂变径迹定年方法对每一围岩样品的目标磷灰石靶进行测年，得到每一围岩样品的第二年龄。
27.优选地，所述采用裂变径迹定年方法对每一围岩样品的目标磷灰石靶进行测年，得到每一围岩样品的第二年龄的过程，包括：
28.将每一围岩样品的目标磷灰石靶以及预设的标准样放置在核反应堆中进行辐照，并获取ζ常数值；
29.利用放大倍数为1000倍以上的非偏振光显微镜测量得到所述围岩样品的目标磷灰石靶的径迹密度和径迹长度；
30.基于所述ζ常数值、所述径迹密度和所述径迹长度，利用ζ法计算得到所述围岩样品的第二年龄。
31.优选地，基于所述围岩样品的第一年龄区间、所述断层角砾岩样品的第一年龄区间、各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄、以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，确定所述目标断层的活动时间的过程，包括：
32.基于所述围岩样品的第一年龄区间以及所述断层角砾岩样品的第一年龄区间，确定第一年龄的最小值，并将所述第一年龄的最小值确定为所述目标断层的活动时间的上限；
33.根据每一围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄来对所述围岩样品的热史进行模拟，得到每一围岩样品的热史；
34.根据每一断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄来对所述断层角砾岩样品的热史进行模拟，得到每一断层角砾岩样品的热史；
35.根据各围岩样品的热史和各断层角砾岩样品的热史，确定各围岩样品和各断层角砾岩样品的共同热史；
36.基于所述共同热史、各围岩样品的第二年龄以及各断层角砾岩样品的第二年龄，确定所述目标断层的活动时间的下限。
37.本技术第二方面提供了一种断层活动时间确定装置，包括：
38.样品获取单元，用于从目标断层处获取若干围岩样品和若干断层角砾岩样品；
39.第一年龄确定单元，用于采用u-pb定年方法分别对各围岩样品和各断层角砾岩样品进行测年，得到围岩样品的第一年龄区间以及断层角砾岩样品的第一年龄区间；
40.第二年龄确定单元，用于采用裂变径迹定年方法分别对各围岩样品和各断层角砾岩样品进行测年，得到各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄；
41.活动时间确定单元，用于基于所述围岩样品的第一年龄区间、所述断层角砾岩样品的第一年龄区间、各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄、以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，确定所述目标断层的活动时间。
42.本技术第三方面提供了一种断层活动时间确定设备，包括：存储器和处理器；
43.所述存储器，用于存储程序；
44.所述处理器，用于执行所述程序，实现上述的断层活动时间确定方法的各个步骤。
45.本技术第四方面提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述的断层活动时间确定方法的各个步骤。
46.经由上述的技术方案可知，本技术首先从目标断层处获取若干围岩样品和若干断层角砾岩样品。然后采用u-pb定年方法分别对各围岩样品和各断层角砾岩样品进行测年，得到围岩样品的第一年龄区间以及断层角砾岩样品的第一年龄区间。接着，采用裂变径迹定年方法分别对各围岩样品和各断层角砾岩样品进行测年，得到各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄。最后，基于所述围岩样品的第一年龄区间、所述断层角砾岩样品的第一年龄区间、各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄、以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，确定所述目标断层的活动时间。由于断层角砾岩为断层两侧的岩石破碎后再次胶结而形成的岩石，其可能包含其他岩层的成分，因此断层角砾岩的年龄分布包含与围岩的年龄分布一致的部分以及不一致的部分。可以理解的是，断层角砾岩与围岩的年龄分布中分布一致的部分，具有相仿的冷却过程和抬升剥蚀/埋藏过程。基于此，可以结合各第一年龄区间以及各第二年龄确定目标断层的活动时间，从而为低温年代学在判别断裂活动时间方面提供新的尝试。
附图说明
47.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
48.图1为本技术实施例公开的断层活动时间确定方法的示意图；
49.图2示例了本技术实施例公开的研究区域的地质图；
50.图3示例了本技术实施例公开的钻孔联合剖面的示意图；
51.图4示例了本技术实施例公开的样品#1的锆石cl图像；
52.图5示例了本技术实施例公开的样品#2的锆石cl图像；
53.图6示例了本技术实施例公开的样品#3的锆石cl图像；
54.图7示例了本技术实施例公开的样品#4的锆石cl图像；
55.图8示例了本技术实施例公开的样品mkz2-a90的锆石cl图像；
56.图9示例了本技术实施例公开的样品ttl-23的锆石cl图像；
57.图10示例了本技术实施例公开的样品#1的锆石定年u-pb谐和图；
58.图11示例了本技术实施例公开的样品#2的锆石定年u-pb谐和图；
59.图12示例了本技术实施例公开的样品#3的锆石定年u-pb谐和图；
60.图13示例了本技术实施例公开的样品#4的锆石定年u-pb谐和图；
61.图14示例了本技术实施例公开的样品mkz2-a90的锆石定年u-pb谐和图；
62.图15示例了本技术实施例公开的样品ttl-23的锆石定年u-pb谐和图；
63.图16示例了本技术实施例公开的样品dpar分布结果的示意图；
64.图17示例了本技术实施例公开的磷灰石裂变径迹雷达图；
65.图18示例了本技术实施例公开的样品围限径迹长度分布结果；
66.图19示例了本技术实施例公开的磷灰石裂变径迹模拟热史结果(左)和围陷径迹长度柱状分布图(右)；
67.图20为本技术实施例公开的断层活动时间确定装置的示意图；
68.图21为本技术实施例公开的断层活动时间确定设备的示意图。
具体实施方式
69.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
70.下面介绍本技术实施例提供的断层活动时间确定方法。请参阅图1，本技术实施例提供的断层活动时间确定方法可以包括如下步骤：
71.步骤s101，从目标断层处获取若干围岩样品和若干断层角砾岩样品。
72.其中，围岩是断层两侧的岩体，例如断裂上盘与断裂下盘。
73.断层角砾岩指在应力作用下，断层的两个断盘移动时，上、下两盘之间的岩石不断的被糅合，原岩破碎成角砾状，其砾石空隙间被破碎细屑充填胶结或有部分外来物质胶结的岩石。
74.步骤s102，采用u-pb定年方法分别对各围岩样品和各断层角砾岩样品进行测年，得到围岩样品的第一年龄区间以及断层角砾岩样品的第一年龄区间。
75.其中，u-pb(铀铅同位素)定年方法是放射测年法中最早使用，并且准确度最高的一种测年方法。采用该方法测定的年龄范围介于距今100万到45亿年前，固定精确度大约是测定范围的0.1％～1％。
76.步骤s103，采用裂变径迹定年方法分别对各围岩样品和各断层角砾岩样品进行测年，得到各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄。
77.其中，裂变径迹定年方法利用矿物中所含微量铀的裂变引起晶格的损伤产生径迹，测定矿物的自发裂变径迹密度和诱发径迹密度，从而计算矿物的裂变径迹的表观年龄。
78.步骤s104，基于围岩样品的第一年龄区间、断层角砾岩样品的第一年龄区间、各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄、以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，确定目标断层的活动时间。
79.本技术首先从目标断层处获取若干围岩样品和若干断层角砾岩样品。然后采用u-pb定年方法分别对各围岩样品和各断层角砾岩样品进行测年，得到围岩样品的第一年龄区间以及断层角砾岩样品的第一年龄区间。接着，采用裂变径迹定年方法分别对各围岩样品和各断层角砾岩样品进行测年，得到各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄。最后，基于所述围岩样品的第一年龄区间、所述断层角砾岩样品的第一年龄区间、各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄、以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，确定所述目标断层的活动时间。由于断层角砾岩为断层两侧的岩石破碎后再次胶结而形成的岩石，其可能包含其他岩层的成分，因此断层角砾岩的年龄分布包含与围岩的年龄分布一致的部分以及不一致的部分。可以理解的是，断层角砾岩与围岩的年龄分布中分布一致的部分，具有相仿的冷却过程和抬升剥蚀/埋藏过程。基于此，可以结合各第一年龄区间以及各第二年龄确定目标断层的活动时间，从而为低温年代学在判别断裂活动时间方面提供新的尝试。
80.在本技术的一些实施例中，上述步骤s102采用u-pb定年方法对各围岩样品进行测年，得到围岩样品的第一年龄区间的过程，可以包括：
81.s1，分别从每一围岩样品中获取预设数量的锆石颗粒，并对各锆石颗粒制靶，得到一锆石靶。
82.具体地，可以从每一围岩样品中筛选出形态良好的锆石颗粒。其中，该预设数量可以是200。即对于每一围岩样品，从中抽取200颗符合上述条件的锆石颗粒。对于每一围岩样品的各锆石颗粒，可以将其全部粘贴在双面胶上，置于环氧树脂之中来制成一个锆石靶。
83.s2，对每一围岩样品的各锆石靶进行打磨、抛光，得到对应于每一围岩样品的目标锆石靶。
84.具体地，对样品靶进行打磨、抛光直到锆石颗粒的内部结构露出，从而得到目标锆石靶。
85.s3，从每一围岩样品的目标锆石靶中选取预设数量的锆石颗粒，得到每一围岩样品的各目标锆石。
86.示例性地，该预设数量可以是25。即从上述包含200颗锆石颗粒的目标锆石靶中选取25颗形态良好、无裂隙以及无包裹体的锆石颗粒，将这些锆石颗粒确定为目标锆石，以进入下一步的测年操作。
87.s4，采用u-pb定年方法对每一围岩样品的各目标锆石进行测年，得到每一围岩样品的各目标锆石的年龄值。
88.具体地，可以对目标锆石靶上的各目标锆石进行阴极发光拍照，阴极发光拍照完
成后，在照片上选择环带清晰的边缘部位，并对其进行标记，然后目标锆石的对应位置进行u-pb同位素定年，从而得到每一围岩样品的各目标锆石的年龄值。
89.s5，根据每一围岩样品的各目标锆石的年龄值，确定围岩样品的第一年龄区间。
90.在本技术的一些实施例中，上述s3采用u-pb定年方法对每一围岩样品的各目标锆石进行测年，得到每一围岩样品的各目标锆石的年龄值的过程，可以包括：
91.利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪lam-icp-ms基于u-pb定年方法对每一围岩样品的各目标锆石进行测年，得到每一围岩样品的各目标锆石的年龄值。
92.在本技术的一些实施例中，上述s5根据每一围岩样品的各目标锆石的年龄值，确定围岩样品的第一年龄区间的过程，可以包括：
93.s51，将每一围岩样品的各目标锆石的年龄值中，协和度低于预设值的年龄值剔除掉，得到每一围岩样品的有效年龄值集合。
94.示例性地，可以将协和度低于90％的年龄值剔除掉。
95.s52，基于每一围岩样品的有效年龄值集合，确定每一围岩样品的年龄区间。
96.示例性地，对于一围岩样品的有效年龄值集合，根据该有效年龄集合内各年龄的聚合程度，筛选出相关性比较强而且比较年轻的部分有效年龄，然后基于这些相关性比较强而且比较年轻的有效年龄确定该围岩样品的年龄区间。
97.s53，基于各围岩样品的年龄区间，确定围岩样品的第一年龄区间。
98.示例性地，可以将各围岩样品的年龄区间进行合并，从而得到围岩样品的第一年龄区间。
99.可以理解的是，仿照上述确定围岩样品的第一年龄区间的步骤，可以确定断层角砾岩样品的第一年龄区间。
100.在本技术的一些实施例中，上述步骤s103采用裂变径迹定年方法对各围岩样品进行测年，得到各围岩样品的第二年龄的过程，可以包括：
101.s1，分别从每一围岩样品中获取预设数量的磷灰石矿物颗粒。
102.s2，将每一围岩样品的磷灰石矿物颗粒封装到环氧树脂中制靶，并采用氧化铝进行抛光，得到每一围岩样品处理后的磷灰石靶。
103.示例性地，可以将这些磷灰石靶封进环氧树脂中并使用氧化铝进行抛光，直至磷灰石靶内表面暴露并获得光滑平整的表面。
104.s3，将每一围岩样品处理后的磷灰石靶置入预设的硝酸溶液中，并在预设温度下进行预设时间长度的刻蚀，得到每一围岩样品的目标磷灰石靶。
105.其中，该预设的硝酸溶液可以是5.5m的硝酸溶液；该预设时间长度可以是20秒。通过将处理后的磷灰石靶置入5.5m的硝酸溶液里，在保持21℃(变化不超过0.1℃)的环境下进行时间为20秒的刻蚀，可以把径迹放大，便于对磷灰石靶进行拍照，以及对自发径迹数进行统计。
106.s4，采用裂变径迹定年方法对每一围岩样品的目标磷灰石靶进行测年，得到每一围岩样品的第二年龄。
107.在本技术的一些实施例中，上述s5采用裂变径迹定年方法对每一围岩样品的目标磷灰石靶进行测年，得到每一围岩样品的第二年龄的过程，可以包括：
108.s51，将每一围岩样品的目标磷灰石靶以及预设的标准样放置在核反应堆中进行
辐照，并获取ζ常数值。
109.其中，该预设的标准样可以为年龄为31.4
±
0.5ma的durango磷灰石。
110.s52，利用放大倍数为1000倍以上的非偏振光显微镜测量得到所述围岩样品的目标磷灰石靶的径迹密度和径迹长度。
111.s53，基于所述ζ常数值、所述径迹密度和所述径迹长度，利用ζ法计算得到所述围岩样品的第二年龄。
112.在本技术的一些实施例中，上述步骤s104基于围岩样品的第一年龄区间、断层角砾岩样品的第一年龄区间、各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄、以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，确定目标断层的活动时间的过程，可以包括：
113.s1，基于围岩样品的第一年龄区间以及所述断层角砾岩样品的第一年龄区间，确定第一年龄的最小值，并将第一年龄的最小值确定为目标断层的活动时间的上限。
114.s2，根据每一围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄来对围岩样品的热史进行模拟，得到每一围岩样品的热史。
115.s3，根据每一断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄来对断层角砾岩样品的热史进行模拟，得到每一断层角砾岩样品的热史。
116.s4，根据各围岩样品的热史和各断层角砾岩样品的热史，确定各围岩样品和各断层角砾岩样品的共同热史。
117.s5，基于该共同热史、各围岩样品的第二年龄以及各断层角砾岩样品的第二年龄，确定目标断层的活动时间的下限。
118.下面以广三断裂为例，说明本技术提供的断层活动时间确定方法的有效性。
119.高要-惠来断裂带位于中国南部，临近南海，长约200km,宽10km～60km不等，控制着珠江流域的河流走向及地形地貌等。该断裂形成于印支期，燕山期活动更为强烈，沿断裂伴有花岗岩侵入及火山岩喷溢(如在三水盆地沿断裂带分布的玄武岩与粗面岩的同位素年龄为64-57ma)。广三断裂及瘦狗岭断裂位于高要-惠来断裂带的中段，分别作为该断裂带的南北两个分支。呈东西向贯穿整个广州市中心区域，对广州的城市规划，工程建设及地震灾害等有重要影响。
120.目前对这两支断裂的研究都主要集中在瘦狗岭断裂，例如对瘦狗岭断裂内的糜棱岩进行
40
ar/
39
ar定年，获得
40
ar/
39
ar的坪年龄172.27ma，反映在中侏罗世时期断裂处于韧性剪切的状态。对瘦狗岭断裂的断层泥和断层滑动面物质进行了裂变径迹定年，获得的年龄为36.2
±
0.9ma、29.9
±
4.4ma以及27.1
±
4.3ma，也反映瘦狗岭断裂在早第三纪晚期和晚第三纪末发生过活动。
121.与瘦狗岭断裂不同的是，瘦狗岭断裂位于夹于白垩系地层与侵入岩之间，出露广泛，而广三断裂大部分隐伏于第四系之下，出露极少。因而对于广三断裂的研究仍然局限在第四纪以来的活动历史。对于广三断裂第四纪以前的活动历史定量研究存在一定空白。
122.请参阅图2，目标研究区域出露的地层包括震旦系、石炭系、二叠系、白垩系和第四系。其中，白垩系分布最广，包括下白垩统白鹤洞组、上白垩统三水组及之上的大塱山组。三者之间界线分别在93及80ma。白鹤洞组岩性为粉砂岩及泥岩、夹灰岩和石膏薄层；三水组主要发育一套紫红色或棕红色粉砂岩，细砂岩夹砂砾岩；大塱山组岩性包括砂砾岩、砂岩与泥岩，与三水组都含花岗质的砾石，但是沉积物粒度较三水组更粗；白垩系与侏罗纪花岗岩呈
断层接触，以瘦狗岭断裂分界。白鹤洞组、三水组及漱珠岗-五凤村岩体(主要由流纹斑岩组成，局部为英安斑岩)被广三断裂切割并发生左旋扭动，大致可以推断广三断裂至少在三水组地层以及火山岩形成后发生过一次活动。
123.本技术发明人根据55个钻孔资料进行了钻孔联合剖面图的制作，剖面位置如图3所示。从图3可以看到，断层破碎带十分宽广，宽度近1192m，埋深约为14～60m，主要由土状断层破碎带、角砾状断层破碎带和碎块状断层破碎带组成，北端凝灰岩侵入了下白垩统白鹤洞组，断层破碎带切割了白鹤洞组以及凝灰岩，但未发现明显切错第四系全新统和上更新统。因此推测火山活动发生在白鹤洞组之后，即93ma之后。而断裂在火山活动之后又发生了活动。
124.本研究在广州江泰路地铁站地铁开挖基坑中采集4个样品(#1,#2,#3,#4)钻孔岩芯获得了2个样品(mkz2-a90,ttl-23)，样品信息如图表1所示。对全部样品进行了锆石u-pb定年，并且从中选取4个样品进行了磷灰石裂变径迹定年。
125.表1：样品信息
[0126][0127]
其中，从每一样品选取25颗锆石颗粒进行u-pb定年测试，如图4～9所示，每一颗锆石颗粒的选点皆选在锆石颗粒的边缘位置，所获得的年龄可代表锆石最新结晶年龄。基于该测试的详细结果所描绘出的锆石定年u-pb谐和图如图10～15所示。
[0128]
从图4～9可以看出，所有锆石颗粒均呈自形-半自形，锆石颗粒的大小比较接近并具有明显的岩浆震荡环带结构，测试得到的th/u比值全部大于0.1且大部分测点大于0.4，指示其是岩浆成因锆石。
[0129]
对于#2样品，锆石颗粒多为70～150μm的短柱。其中，18个锆石颗粒的年龄集中在晚白垩世(91.8～78.2ma)；17号锆石颗粒的年龄为113
±
2.7ma，10号锆石颗粒的年龄为150
±
2.1ma，皆属于早白垩纪，对应区域上燕山期构造运动的时间(侏罗纪至早白垩世)；5号、7号、8号、12号和21号锆石颗粒的协和度不足90％，予以去除。
[0130]
对于#4样品，锆石颗粒多为140～200μm的短柱，部分为200～290μm的长柱。其中，20个锆石颗粒的年龄集中于晚白垩世(91.5～75.9ma)；6号锆石颗粒的年龄为120
±
1.2ma，对应区域上燕山期构造运动的时间；22号锆石颗粒的年龄为437
±
4.1ma，对应区域上加里东期构造运动的时间(早古生代)；2号、9号和17号锆石颗粒的协和度不足90％，予以去除。
[0131]
对于ttl-23样品，锆石颗粒多为130～200μm的短柱，部分为200～340μm的长柱，锆石年龄变化的幅度在91.7～74.9ma之间，皆集中于晚白垩世。其中，2号、8号、11号、19号合24号锆石颗粒的协和度不足90％，予以去除。
[0132]
对于#1样品，锆石颗粒多为100～200μm的短柱，部分为200～330μm的长柱。其中，2
个锆石颗粒的年龄属于晚白垩世(88.2
±
1.2ma和82.1
±
1.0ma)。5个锆石颗粒年龄在169～135ma，对应区域上燕山期构造运动的时间；2个锆石颗粒的年龄为218
±
1.9ma和243
±
2.8ma，对应区域上印支期构造运动的时间；15个锆石颗粒年龄位于422～462ma之间，其中部分年龄相对集中，加权平均年龄为449.8
±
3.8ma(n＝14，mswd＝2.7)，对应区域上加里东期构造运动的时间；其余年龄更早的锆石颗粒中，大于1000ma的应采用207pb/206pb年龄，得到25号锆石颗粒年龄为1033
±
75ma。
[0133]
对于#3样品，锆石颗粒多为150～200μm的短柱，部分为200～280μm的长柱。其中，20个锆石颗粒的年龄集中于晚白垩世(93.5～79.4ma)；1个锆石颗粒的年龄为161
±
2.7ma，对应区域上燕山期构造运动的时间；1个锆石颗粒的年龄为415
±
3.8ma，对应区域上加里东期构造运动的时间；5、18、25号锆石颗粒的协和度不足90％，予以去除。
[0134]
对于mkz2-a90样品，锆石颗粒多为90～200μm的短柱，部分为200～230μm的长柱。其中，11个锆石颗粒的年龄集中于晚白垩世(87.7～73.9ma)；1个锆石颗粒的年龄为157
±
1.4ma，对应区域上燕山期构造运动的时间；3个锆石颗粒的年龄位于238～235ma之间，对应区域上印支期构造运动发生的事件；4个锆石颗粒位于475～437ma之间，对应区域上加里东期构造运动的时间。
[0135]
以上给出了锆石颗粒的u-pb定年结果。下面提供磷灰石裂变径迹定年结果。
[0136]
对4个样品(ttl-23、#1、#3、mkz2-a90)进行la-icp-ms磷灰石裂变径迹定年，所得到的定年结果总结如表2所示。
[0137]
表2：裂变径迹定年结果
[0138][0139]
从表2可以看出，ttl-23流纹斑岩样品的裂变径迹年龄71.6
±
7.3ma，#1、#3以及mkz2-a90断层角砾岩裂变径迹年龄分别为65.5
±
6.5ma，69.3
±
6.3ma以及85.9
±
8.2ma。根据这些年龄值以及dpar值(如图16所示)，绘制了雷达图如图17所示。
[0140]
在裂变径迹测试的样品中，#3以及ttl-23样品的围限径迹数目足够多(分别为n＝108和n＝98)，因此，根据围陷径迹长度分布(如图18所示)及年龄来模拟这两个样品的热史，结果如图19所示。
[0141]
如图19所示的模拟热史结果中，#3样品及ttl-23样品的模拟年龄与实际测试年龄接近，且可见#3样品及ttl-23样品皆在70～65ma发生了较为快速冷却，在65～0ma发生相对缓慢冷却，#3断层面角砾与围岩ttl-23流纹斑岩具有高度相似的裂变径迹年龄以及热历史。磷灰石围限径迹长度分布结果显示两个样品频度分布皆属于单峰型，表明其冷却过程为单向冷却，没有受到后期明显热事件干扰，可以表明#3样品及ttl-23样品70～65ma发生了抬升剥蚀而快速冷却，后期构造相对稳定。
[0142]
从锆石u-pb年龄分布可以看出，流纹岩样品的锆石u-pb年龄都比较集中，主要集中于晚白垩世。而断层角砾岩样品则比较分散，从晚白垩世、晚侏罗世-早白垩世、早古生代、甚至新元古代都有分布。显示出断层角砾岩原岩的多样性，但其多数年龄还是分布在晚
白垩世，尤其是#3和mkz2-a90样品。显示出流纹岩是#3和mkz2-a90断层角砾岩样品的主要原岩。
[0143]
3个流纹斑岩样品的晚白垩世锆石u-pb年龄集中在91.8～74.9ma，3个断层角砾岩晚白垩世锆石u-pb年龄集中在93.5～73.9ma，综合两者年龄，可得出晚白垩世93.5～73.9ma曾发生过多期火山活动。这个时间段与剖面图(如图3所示)所显示火山活动发生在白鹤洞组之后，即93ma之后也是高度吻合。
[0144]
江泰路站6个样品的锆石年龄表明，这些断层角砾岩形成所对应的断裂活动应该发生在其原岩形成之后，也就是火山活动之后，这也与地质图及剖面图中(如图3所示)火山岩被切割的现象相符合。因此锆石u-pb年龄最新的结果可以作为限制广三断裂在活动时间的上限，也就是切割火山岩且断层角砾岩形成所对应的断裂活动应该发生在73.9ma以后。
[0145]
通过4个样品裂变径迹的dpar数值分布图(如图16所示)对比可以看出，流纹斑岩样品中磷灰石dpar长度集中在3.0um，呈单峰分布，而其它3个断层角砾岩样品中dpar长度多呈现双峰分布(如#1与#3样品分别在2.0与3.0um处有一个峰)，且3个样品dpar更集中于～2.0um。这也说明断层角砾岩的磷灰石成分呈现多源性，流纹斑岩只是其中物源之一。
[0146]
尽管断层角砾岩的源岩存在多样性，但从裂变径迹颗粒年龄雷达图(如图17所示)及颗粒年龄χ2远大于0.05可以看出断层角砾岩样品中裂变径迹颗粒年龄比较集中，而且围限径迹长度呈现显著的单峰分(如图18所示)，再加上所有4个样品中围限径迹长度峰值高度一致，均为15um。而且4个样品的裂变径迹年龄也比较接近，大致均在70ma左右。因此，我们认为#1、#3以及mkz2-a90三个样品在成岩后裂变径迹达到了完全退火，且与流纹斑岩样品同时经历了热重启。这可能是由于样品在成岩时埋深较大、或者温度梯度较高、或者受到断裂活动摩擦生热造成的，在此不做讨论。
[0147]
根据ttl-23以及#3的热史模拟结果来看，两者在70-65ma都显示出快速冷却，在65-0ma则都显示出缓慢冷却的趋势。两个样品的冷却趋势高度一致。这进一步说明断层角砾岩样品形成于约70ma之前，即在约70ma之前发生活动，在约70ma之后角砾岩与流纹斑岩样品经历了同步演化。
[0148]
总之，通过上述年代学数据我们可推测广三断裂在70-73ma发生过活动。而这与断裂周边沉积记录也是可以对应的。广三断裂周边发育的上白垩统大塱山组，大塱山组不但含花岗质的砾石，而且沉积物粒度比三水组更粗。因此大塱山组沉积可能与此次断裂活动时间有重叠，大塱山组的砾石沉积可能与断裂强烈活动相关，断裂活动可能导致快速剥蚀，为周边大塱山组提供物源。
[0149]
下面对本技术实施例提供的断层活动时间确定装置进行描述，下文描述的断层活动时间确定装置与上文描述的断层活动时间确定方法可相互对应参照。
[0150]
请参见图20，本技术实施例提供的断层活动时间确定装置，可以包括：
[0151]
样品获取单元21，用于从目标断层处获取若干围岩样品和若干断层角砾岩样品；
[0152]
第一年龄确定单元22，用于采用u-pb定年方法分别对各围岩样品和各断层角砾岩样品进行测年，得到围岩样品的第一年龄区间以及断层角砾岩样品的第一年龄区间；
[0153]
第二年龄确定单元23，用于采用裂变径迹定年方法分别对各围岩样品和各断层角砾岩样品进行测年，得到各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄；
[0154]
活动时间确定单元24，用于基于所述围岩样品的第一年龄区间、所述断层角砾岩样品的第一年龄区间、各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄、以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，确定所述目标断层的活动时间。
[0155]
在本技术的一些实施例中，第一年龄确定单元22采用u-pb定年方法对各围岩样品进行测年，得到围岩样品的第一年龄区间的过程，可以包括：
[0156]
分别从每一围岩样品中获取预设数量的锆石颗粒；
[0157]
对每一围岩样品的各锆石颗粒进行打磨、抛光，得到对应于每一围岩样品的各目标锆石；
[0158]
采用u-pb定年方法对每一目标锆石进行测年，得到每一目标锆石的年龄值；
[0159]
根据对应于每一围岩样品的各目标锆石的年龄值，确定围岩样品的第一年龄区间。
[0160]
在本技术的一些实施例中，第一年龄确定单元22采用u-pb定年方法对每一目标锆石进行测年，得到每一目标锆石的年龄值的过程，可以包括：
[0161]
利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪lam-icp-ms基于u-pb定年方法对每一目标锆石进行测年，得到每一目标锆石的年龄值。
[0162]
在本技术的一些实施例中，第一年龄确定单元22根据对应于每一围岩样品的各目标锆石的年龄值，确定围岩样品的第一年龄区间的过程，可以包括：
[0163]
将每一围岩样品的各目标锆石的年龄值中，协和度低于预设值的年龄值剔除掉，得到每一围岩样品的有效年龄值集合；
[0164]
基于每一围岩样品的有效年龄值集合，确定每一围岩样品的年龄区间；
[0165]
基于各围岩样品的年龄区间，确定围岩样品的第一年龄区间。
[0166]
在本技术的一些实施例中，第二年龄确定单元23采用裂变径迹定年方法对各围岩样品进行测年，得到各围岩样品的第二年龄的过程，可以包括：
[0167]
分别从每一围岩样品中获取预设数量的磷灰石矿物颗粒；
[0168]
将每一围岩样品的磷灰石矿物颗粒封装到环氧树脂中，并采用氧化铝进行抛光，得到每一围岩样品处理后的磷灰石矿物颗粒；
[0169]
将每一围岩样品处理后的磷灰石矿物颗粒置入预设的硝酸溶液中，并在预设温度下进行预设时间长度的刻蚀，得到每一围岩样品的目标磷灰石矿物颗粒；
[0170]
采用裂变径迹定年方法对每一围岩样品的目标磷灰石矿物颗粒进行测年，得到每一围岩样品的第二年龄。
[0171]
在本技术的一些实施例中，第二年龄确定单元23采用裂变径迹定年方法对每一围岩样品的目标磷灰石矿物颗粒进行测年，得到每一围岩样品的第二年龄的过程，包括：
[0172]
将每一围岩样品的目标磷灰石矿物颗粒以及预设的标准样放置在核反应堆中进行辐照，并获取ζ常数值；
[0173]
利用放大倍数为1000倍以上的非偏振光显微镜测量得到所述围岩样品的目标磷灰石矿物颗粒的径迹密度和径迹长度；
[0174]
基于所述ζ常数值、所述径迹密度和所述径迹长度，利用ζ法计算得到所述围岩样品的第二年龄。
[0175]
在本技术的一些实施例中，活动时间确定单元24基于所述围岩样品的第一年龄区
间、所述断层角砾岩样品的第一年龄区间、各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄、以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，确定所述目标断层的活动时间的过程，包括：
[0176]
基于所述围岩样品的第一年龄区间以及所述断层角砾岩样品的第一年龄区间，确定第一年龄的最小值，并将所述第一年龄的最小值确定为所述目标断层的活动时间的上限；
[0177]
根据每一围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄来对所述围岩样品的热史进行模拟，得到每一围岩样品的热史；
[0178]
根据每一断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄来对所述断层角砾岩样品的热史进行模拟，得到每一断层角砾岩样品的热史；
[0179]
根据各围岩样品的热史和各断层角砾岩样品的热史，确定各围岩样品和各断层角砾岩样品的共同热史；
[0180]
基于所述共同热史、各围岩样品的第二年龄以及各断层角砾岩样品的第二年龄，确定所述目标断层的活动时间的下限。
[0181]
本技术实施例提供的断层活动时间确定装置可应用于断层活动时间确定设备，如计算机等。可选的，图21示出了断层活动时间确定设备的硬件结构框图，参照图21，断层活动时间确定设备的硬件结构可以包括：至少一个处理器31，至少一个通信接口32，至少一个存储器33和至少一个通信总线34。
[0182]
在本技术实施例中，处理器31、通信接口32、存储器33、通信总线34的数量为至少一个，且处理器31、通信接口32、存储器33通过通信总线34完成相互间的通信；
[0183]
处理器31可能是一个中央处理器cpu，或者是特定集成电路asic(application specific integrated circuit)，或者是被配置成实施本技术实施例的一个或多个集成电路等；
[0184]
存储器33可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)等，例如至少一个磁盘存储器；
[0185]
其中，存储器33存储有程序，处理器31可调用存储器33存储的程序，所述程序用于：
[0186]
从目标断层处获取若干围岩样品和若干断层角砾岩样品；
[0187]
采用u-pb定年方法分别对各围岩样品和各断层角砾岩样品进行测年，得到围岩样品的第一年龄区间以及断层角砾岩样品的第一年龄区间；
[0188]
采用裂变径迹定年方法分别对各围岩样品和各断层角砾岩样品进行测年，得到各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄；
[0189]
基于所述围岩样品的第一年龄区间、所述断层角砾岩样品的第一年龄区间、各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄、以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，确定所述目标断层的活动时间。
[0190]
可选的，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。
[0191]
本技术实施例还提供一种存储介质，该存储介质可存储有适于处理器执行的程序，所述程序用于：
[0192]
从目标断层处获取若干围岩样品和若干断层角砾岩样品；
[0193]
采用u-pb定年方法分别对各围岩样品和各断层角砾岩样品进行测年，得到围岩样品的第一年龄区间以及断层角砾岩样品的第一年龄区间；
[0194]
采用裂变径迹定年方法分别对各围岩样品和各断层角砾岩样品进行测年，得到各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄；
[0195]
基于所述围岩样品的第一年龄区间、所述断层角砾岩样品的第一年龄区间、各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄、以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，确定所述目标断层的活动时间。
[0196]
可选的，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。
[0197]
综上所述：
[0198]
本技术首先从目标断层处获取若干围岩样品和若干断层角砾岩样品。然后采用u-pb定年方法分别对各围岩样品和各断层角砾岩样品进行测年，得到围岩样品的第一年龄区间以及断层角砾岩样品的第一年龄区间。接着，采用裂变径迹定年方法分别对各围岩样品和各断层角砾岩样品进行测年，得到各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄。最后，基于所述围岩样品的第一年龄区间、所述断层角砾岩样品的第一年龄区间、各围岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄、以及各断层角砾岩样品的围限径迹长度分布和第二年龄，确定所述目标断层的活动时间。由于断层角砾岩为断层两侧的岩石破碎后再次胶结而形成的岩石，其可能包含其他岩层的成分，因此断层角砾岩的年龄分布包含与围岩的年龄分布一致的部分以及不一致的部分。可以理解的是，断层角砾岩与围岩的年龄分布中分布一致的部分，具有相仿的冷却过程和抬升剥蚀/埋藏过程。基于此，可以结合各第一年龄区间以及各第二年龄确定目标断层的活动时间，从而为低温年代学在判别断裂活动时间方面提供新的方法。
[0199]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0200]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间可以根据需要进行组合，且相同相似部分互相参见即可。
[0201]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。