ESR studies on quartz extracted from shallow fault gouges related to the ms 8.0 Wenchuan earthquake - China - implications for ESR signal resetting in quaternary faults

Résumé En Fr

ESR dating of the most recent fault activity through quartz signal measurement is based on the assumption that the ESR signal experienced zero resetting during the faulting event. However, several laboratory experiments implied that only partial zeroing of quartz ESR signals was possible. In order to verify whether the signal resetting could be complete under natural conditions, we analyzed quartz recovered from fault gouges after the 2008 Ms 8.0 Wenchuan earthquake. The quartz E’ and Al centers ESR signals were measured and the results indicate that even in such large earthquakes the ESR signals were not completely reset. SEM and mineral analysis data suggested that the co-seismic fault gouges may have been mixed with older gouge. On the other hand, the geochemical character of the fault gouge seemed to indicate the presence of a significant amount of fluids during fault moving and gouge formation. The fluids may have lubricated the fault movement and also cooled the samples during fault movement preventing complete resetting. We concluded that the degree of resetting does not seem to be a simple function of the earthquake magnitude.

La datation par ESR des mouvements tectoniques quaternaires par l’étude du quartz est basée sur l’hypothèse que les signaux ESR observés dans ce minéral sont remis à zéro durant le séisme considéré. Cependant, plusieurs expériences de laboratoire semblent indiquer que seule une remise à zéro partielle des signaux ESR du quartz était possible, conduisant à une surestimation de l’âge obtenu. De façon à vérifier si la remise à zéro du signal ESR pouvait être complète dans des conditions naturelles, nous avons analysé des grains de quartz provenant de sédiments de failles liés au séisme de magnitude 8.0 de Wenchuan (Chine) en 2008. Les comportements des signaux ESR E’ et Al du quartz ont été étudiés et les résultats indiquent clairement que, même lors de séismes aussi importants, les signaux ESR ne sont pas complétement remis à zéro. Des analyses minéralogiques et des images MEB suggèrent que les sédiments des failles liées à ce séisme peuvent avoir été mélangés avec des grains de sédiments de failles plus anciennes. Par ailleurs, les caractéristiques géochimiques des sédiments de faille analysés semblent indiquer la présence, durant le séisme et la formation de la tectonite, d’une quantité non négligeable de fluides qui pourraient avoir joué le rôle de lubrifiant et également refroidi les échantillons lors du mouvement de faille, empêchant la remise à zéro complète des signaux ESR. Nous en concluons que cette remise à zéro ne dépend pas seulement de l’intensité du tremblement de terre. Les résultats ESR obtenus dans cette étude indiquent donc que les âges ESR de tels sédiments de faille liés à des mouvements tectoniques quaternaires doivent être utilisés avec précaution.