地震诱发的砂土液化现象是同震次生现象中最为常见的一类，常分布于地震事件的同震地表破裂带及其周边区域。最新研究已从沉积环境、地下水位埋深、地层结构、粒度特征及液化敏感性、同震水文过程及地震荷载与孔隙水压力累积关系等多角度探讨了这一现象的发生机制与影响因素。覆盖于古地表面的古地震砂土液化物可为重建古地震事件提供重要证据。作为地震记录中的次要证据，砂土液化在揭示地震活动性方面的潜力尚未得到充分发挥。利用液化物质重建古地震事件的核心问题是如何准确限定同震液化事件的年代。 

图1  不同期次古地震触发砂土液化序列的光释光测年原理模式图

20世纪70年代末以来，古地震学逐渐发展成为一门基于探槽技术、第四纪测年方法及地震变形分析来重建史前地震发生年代、位置与震级的学科。古地震学通过识别断层陡坎、海岸抬升等地震特征，判定地表破裂事件，从而揭示活动断层的时空复发规律。它将地震记录扩展至仪器观测与历史记载之前，为地震复发模型及地震危险性评估提供了关键约束。晚更新世晚期以来的古地震探槽的测年样品多选择放射性碳同位素测年（AMS-¹⁴C）方法，但该方法测试结果为样品中有机物的死亡年龄，而非直接限定地震事件本身，因此该测年方法存在一定应用局限性，这就凸显了发展寻找可替代定年技术和测年物质的必要性。近年来随着光释光（OSL）测年技术逐渐成为研究百年-千年尺度古地震事件有效测年手段。该方法可对砂质或粉砂质沉积物的埋藏年龄进行测定，测年时限可达30–50万年，当液化物质喷出地表时，对OSL信号经历“清零”事件的喷水冒砂沉积物及其下伏古地表沉积物进行OSL测年，能够为古地震事件提供年龄约束，因此，OSL测年技术在基于古液化现象的古地震研究中具有独特优势（图1）。 

图2  2021年青海玛多地震地表破裂带及探槽位置分布图

青藏高原东北缘巴颜喀拉块体内部的次级断层-江错断层2021年玛多M_w7.4地震为验证OSL测年在古地震砂土液化定年中的可行性研究提供了重要契机（图2）。该次地震在地表形成了长约168 km的地表破裂带，平均左旋位移约2 m。破裂带西段切穿黄河源区低缓地貌区，该区域发育多条黄河支流、冲洪积平原、湖泊和沼泽，地下水位较浅。在鄂陵湖南岸附近，地表破裂切割河湖相沉积物，形成高度易发生地震液化的环境。这种沉积背景极易诱发液化发生，致使2021年玛多地震伴随大量密集分布的液化现象，包括喷水冒砂、地裂缝和侧向扩展等。这种易液化沉积环境与区域构造活动的叠加，有利于液化现象的重复发生与识别，为开展基于液化现象的古地震研究提供了理想场所。江错断层的古地震活动性仍缺乏深入认识。由于历史记录稀疏，2021年玛多地震震中附近此前未记载过7级以上历史地震。

项目组在此次玛多地震破裂带的西端点位置的鄂陵湖南侧液化现象密集且同震地表破裂特征明显的位置开挖了专门针对古地震砂土液化的探槽（图3）。结合精细的地层解译与高分辨率OSL测年，开展了基于古地震砂土液化和光释光测年重建古地震历史的新探索，研究团队取得了如下主要认识：

图3  江错断层带古地震砂土液化探槽地层解译和光释光测年结果

（1）古地震诱发的砂土液化具有空间重复性，在满足最小震级阈值（通常 Mw ≥ 5.5）及高地下水位等有利水文地质条件下，可在同一地点多次发生。因此，古液化沉积可作为可靠的识别标志，用于重建区域长时序的古地震事件序列。基于光释光（optically stimulated luminescence, OSL）测年方法，对江错断层带产生的同震砂土液化现象开展了系统定年。在玛多地表破裂带西段，结合沉积学特征与高分辨率年代学数据，除了2021年玛多地震产生砂土液化外，另外两次古地震事件分别发生于约5 ka和12-13 ka，揭示了江错断层在晚更新世晚期以来存在多期强震活动。

（2）光释光（OSL）测年技术可直接测定沉积物最后一次暴露于阳光后的埋藏年龄。当地震引发的液化物质喷出并覆盖古地表时，其表层沉积经历充分的OSL信号“清零”，在液化沉积快速掩埋、无后期扰动的理想条件下，该年龄可近似等同于古地震的真实发生时间。此外，被液化层覆盖的古地表面在喷水冒砂物到达地表的瞬间即停止接受阳光照射，该同震事件层所测得的OSL年龄可视为最接近古地震事件实际发生的时间。这种特有的测年优势为古地震的精确测年提供了可能。

本研究所提出的“砂土液化-OSL测年”综合方法展现出在缺乏地表破裂的隐伏断层区及液化敏感性较高的冲洪积环境中开展古地震研究的巨大潜力。尽管本次研究在青藏高原黄河源的鄂陵湖地区验证了该方法的可行性与有效性，但未来应用仍需重视多探槽对比研究和改进测年技术，以进一步降低定年结果不确定性并提高古地震年代学的分辨率。 

本项工作是在天津大学地球系统科学学院刘静讲席教授的精心指导下完成，上述研究成果近期在线发表于中国科学：地球科学。中国地震局地震预测研究所胡贵明博士后/副研究员为论文第一作者，天津大学地球系统科学学院邵延秀副教授和天津市地震局闫成国博士为论文通讯作者。合作者还包括天津大学刘静教授、韩龙飞博士后、姚文倩助理教授、王文鑫博士、高云鹏硕士和硕士生王世龙、中国地震局地震预测研究所徐岳仁研究员。该研究得到国家自然科学基金项目(W2411033，42202232, 42030305, 42202212; 42272242) 和天津市自然科学基金青年基金(23JCQNJC02000) 共同资助。

论文信息：

胡贵明, 刘静, 邵延秀, 闫成国, 韩龙飞, 姚文倩, 高云鹏, 王文鑫, 徐岳仁, 王世龙. 2026. 基于砂土液化和光释光测年识别古地震-来自2021年玛多M_w 7.4地震的启示. 中国科学: 地球科学, https://doi.org/10.1360/N072025-0240 

Hu G, Liu-Zeng J, Shao Y, Yan C, Han L, Yao W, Gao Y, Wang W, Xu Y, Wang S. 2026. Paleoseismic investigation using optically stimulated luminescence dating of soil liquefication: Insights from the 2021 Maduo M_w7. Science China Earth Sciences, https://doi.org/10.1007/s11430-025-1779-x

撰稿人：胡贵明 徐岳仁

审稿人：吕晓健