西南天山阿图什背斜晚第四纪的阶段性隆升

摘要：西南天山山前的阿图什背斜带是晚第四纪以来强烈活动的褶皱带,博古孜河横切背斜构造的中段,在背斜区形成6级基座阶地,为晚第四纪以来阿图什背斜阶段性褶皱隆起的地貌标志。 用差分GPS测量阶地纵剖面,发现T1、T2和T4阶地面在背斜的北翼坡向北,与河流的流向相反。T1、T2和T5阶地面在背斜的南翼坡向南,平均坡度分别为0.9°、1.2°和1.8°,远大于现代河床的平均坡度角0.5°。通过细颗粒石英和细颗粒混合矿物的光释光简单多片再生法(SMAR)测年,确定博古孜河T1、T2、T3、T4和T5阶地的形成年龄分别为距今约(25.0±2.6)、(42.7±4.4)、(63.1±6.3)、(96.9±9.9)和(120±10) ka BP。晚第四纪不同时段博古孜河的下切速率具有不均匀性,其中T3和T4阶地的下切速率分别为049和044 mm/a,T1 、T2和T5阶地的下切速率分别为12、169和136 mm/a。博古孜河分别在(120±10)～(96.9±9.9) ka、(42.7±4.4)～(25.0±2.6) ka和(25.0±2.6) ka至今的3个时段发生强烈的下切,应是阿图什背斜带在该时段快速构造隆起导致河流加速下切。     

新疆玛纳斯河山前地貌对构造活动的响应

玛纳斯河是天山北麓最大的一条河流,流域内山前地貌对构造活动有明显的响应.根据野外调查和综合分析,结果表明天山北麓在南北向的挤压作用下,在山前依次形成了3排褶皱低山丘陵和第四排正在发育的西湖隆起.冲积扇也在历次构造运动中不断向北推进,呈串珠状发育.褶皱丘陵内阶地的也发生了拱曲变形.这些特征反映了自第四纪以来,天山北麓随着天山主体在不断抬升,并且持续地由南向北推挤,使山麓范围不断地向盆地方向扩张.     

乌鲁木齐山前坳陷逆断裂-褶皱带及其形成机制

乌鲁木齐山前坳陷位于天山新生代再生造山带北侧,南以准噶尔南缘断裂与天山相隔,内部发育了几排逆断裂 背斜带,每一排构造带又由多个逆断裂 背斜组成。最南的齐古逆断裂 背斜带形成于中生代末,其北的玛纳斯逆断裂背斜带包含霍尔果斯、玛纳斯和吐谷鲁逆断裂背斜,形成于上新世末、早更新世初,受上、下２ 个滑脱面和断坡的控制,形成上、下２ 个背斜。再向北的独山子逆断裂背斜带由独山子、哈拉安德和安集海逆断裂背斜组成,形成于早、中更新世之间,主逆断裂向下在８ ～９ ｋｍ 深处的侏罗系中变为近水平滑脱面。此外,在独山子和吐谷鲁背斜的西北和东北还分别发育有正在形成之中的西湖和呼图壁隆起。研究了这些逆断裂 背斜带的地表和深部的构造特征、二维和三维几何学及运动学后指出,它们是在天山向准噶尔盆地扩展过程中发育于近水平滑脱面和不同断坡上的断展褶皱,独山子和安集海逆断裂 背斜的水平缩短量分别为２ ９００ ,１ ３５０ ｍ ,缩短速率分别为３９７ ,１８７ ｍ ｍ／ ａ。霍尔果斯、玛纳斯、吐谷鲁逆断裂 背斜的水平缩短量分别为５ ９００ ,６ ５００ ,６ ０００ ｍ ,相应的缩短速率分别为２０２,２２３ ,２０６ ｍ ｍ／ａ,准噶尔南缘断裂和乌鲁木齐山前坳陷第四纪?     

天山北缘河流阶地形成及构造变形定量分析

新生代以来,北天山山前发育了3排冲断褶皱带。新生代晚期一系列河流普遍穿过这3排冲断褶皱带并发育了三级河流阶地。在最新构造活动的影响下,河流阶地普遍发生变形,遭受抬升。利用光释光及14C年代学方法确定了塔西河三级阶地的形成年龄,并实际测量了三级阶地的高程。结果表明吐谷鲁背斜的构造抬升速率在32．85-28．75 ka问为9．50-12．57 mm／a,12-13 ka间为9．67-14．5 mm／a,全新世则增至10．79-23．44mm／a,天山基底的平均隆升速率达到3．39-3．86mm／a。通过对天山最高一级夷平面、野外实测侏罗纪地层高程及天山发育的煤层的相对隆升速率的研究则表明天山自24 Ma以来平均的隆升速率约为0．085-0．146 mm／a。结合对北天山其他主要河流阶地的观察及研究可以看出自晚更新世一全新世以来,天山北缘的最新构造活动具有不断加快的特征。     

晚新生代以来天山南、北麓冲断作用的定量分析

利用地表地质、二维地震和钻、测井资料建立了两条横穿天山南、北麓库车河地区和金钩河—安集海河地区的构造剖面,从几何学和运动学的角度探讨新生代以来不同序次台阶状逆断层及其相关褶皱的叠加过程、以及叠加过程中断层形态、褶皱形态与位移量之间的定量关系。生长地层和生长不整合分析表明,上新世早期(4.2～5Ma)可能是天山南、北麓新生代冲断褶皱的主要形成期,发育自天山内部的台阶状逆断层在向两侧沉积盆地扩展过程中形成多个滑脱面和断坡,断层位移在断坡位置引发褶皱变形,从而形成南北方向背斜带成排分布的构造格局。在天山南麓库车河剖面中,控制库车地区构造变形的三条台阶状逆断层位移量分别为5.7km、6.3km和18km,它们的活动时代由老到新,而位移量却逐渐增大,反映新生代以来天山南麓的冲断作用可能存在一个加速的过程。按上述数值计算,渐新世(23Ma)以来的缩短速率为1.3mm/a,上新世(5.2±0.2Ma)以来的缩短速率为3.6mm/a。在天山北麓金钩河—安集海河剖面中,山前深部楔形体内的断层位移量为16.9km,但只有6km的位移量沿中上侏罗统西山窑组煤层内的滑脱面向北传递至第二排背斜带,而至第三排背斜带,位移量已递减为0.22～0.29km。以上新世早期(4.2～5Ma)作为构造活动时间,计算出该剖面上、下构造层上新世以来的缩短速率为2.6～3.1mm/a和3.8～4.5mm/a,其中下构造层内的山前深部楔形体、霍尔果斯深层背斜和安集海背斜的缩短速率分别为3.9～4.6mm/a、1.2～1.4mm/a和0.04～0.38mm/a,这说明由于断层位移量在向北传递过程中不断被褶皱作用吸收或沿反冲断层向南消减,各排背斜带的变形强度由南向北依次减弱。     

天山北麓活动背斜带的变形特征

天山中段北麓发育有3排受逆断裂控制的背斜带,对这些构造带的研究有助于认识天山及其前陆盆地晚新生代构造变形的机理.基于地层变形分析,并结合前人的研究成果,从整体上探讨了这3排构造带的变形时间与基本模式.分析表明,天山北麓第Ⅰ排构造带的托斯台背斜自中新世褶皱作用明显;第Ⅱ排构造带吐谷鲁背斜于约6.0Ma开始生长,伴随发育同构造沉积即生长地层;第Ⅲ排构造带独山子背斜发育时间应晚于约2.6Ma.这一变形时间序列揭示天山北麓3排逆断裂-褶皱带的构造变形具有向前陆盆地逐步扩展的特征,并伴随产生幅度不等的地壳缩短.天山北麓约8～15km的地壳缩短总量表明,晚新生代以来构造驱动沿约130km宽的山麓带是相对均一的.     

晚更新世以来南天山阿克苏地区地壳缩短率

作者研究南天山中段阿克苏—库车山前带活动断层,发现断层切过托木尔峰山麓第四纪冰碛物和阶地,形成2条断层崖。通过测量阶地和冰碛物的变形量,推断阶地和冰碛物的沉积年代,估算南天山中段阿克苏地区晚更新世以来的地壳缩短率可能为1.85mm/a。这个缩短率与库尔勒地区(2mm/a)和柯坪地区(1.8mm/a)的地壳缩短率一致,但是小于南天山西段喀什地区(10±2mm/a)和天山东段玛纳斯地区(6±3mm/a)的地壳缩短率,表明天山不同地段的地壳缩短率存在明显差异。     

独山子背斜的几何学运动学数字模拟

独山子背斜位于准噶尔盆地南缘西段,是北天山逆冲推覆带在前陆盆地山前形成的断层相关褶皱。本文以横跨背斜的过井地震剖面为蓝本,用钻井数据、相邻地震剖面和地表形态为约束,运用断层相关褶皱模型对独山子背斜进行几何学定量分析,以建立合理的与实际接近的构造模型; 提取构造特征参数进行基于Trishear模型的运动学定量模拟,选取与实际数据吻合度最高的构造形态为独山子背斜的最佳几何模型。模拟数据表明:独山子背斜为前翼呈三角剪切的断层传播褶皱; 背斜变形从喜马拉雅山晚期更新统(Q_1-3)沉积期间开始形成并生长,平均推覆速率为0.18 mm/a; 全新统沉积期间(Q₄)推覆活动强度达到最大值,平均推覆速率为 4.64 mm/a。形成独山子背斜所需的总推覆位移量为5 600 m左右,第四纪期间的平均推覆速率约为0.19 mm/a。     

天山北麓塔西河河流阶地的变形特征及成因探讨

通过对穿过吐谷鲁背斜的塔西河变形阶地测量和年代学分析，计算出该背斜处地壳抬升速率在75～130ka间为1．70～3．24mm／a．12～13ka间增至12．25～8．16mm／a．全新世时则为2．25—2．57mm／a,明显具有脉动性的特点，其平均隆升速率为2．06～3．57mm／a．第四纪以来．构造活动及气候变化控制着河流下切和侧蚀作用的进行．因此塔西河阶地的形成和发育明显受第四纪以来构造活动和气候变化等因素的影响，具有多成因性和多层次性．是构造气候相互耦合作用的结果．     

库车坳陷区喀桑托开逆断裂-背斜带晚第四纪以来变形特征及活动速率

通过对喀桑托开逆断裂-背斜带的野外地质调查,对构造带的几何展布及断裂的晚第四纪新活动特征取得了新成果。研究认为喀桑托开逆断裂-背斜是拜城盆地北缘近EW向展布的活动逆断裂-背斜带,它由库热格热木-巴什基齐克逆断裂-背斜带和吐孜麻扎-喀桑托开逆断裂-背斜带组成,呈北缓南陡的不对称紧闭线状褶皱。喀桑托开逆断裂-背斜属典型的断层扩展褶皱,此类构造的地壳缩短主要是由控制背斜发展演化的断裂上盘整体抬升引起,褶皱隆起作用相对偏弱,变形量主要集中于断裂附近,背斜带晚更新世以来地壳缩短速率约为0.8~1.1 mm/a。通过对背斜南翼断裂古地震陡坎的测量,获得断层最后一次地震形成的陡坎高0.3~0.5 m,由此计算得到断裂全新世中期以来的垂直位移速率为0.3~0.45 mm/a,表明喀桑托开背斜带未来具备发生强震的构造条件。     

北天山山前安集海河阶地形成的时代及意义

北天山山前几条主要河流普遍发育河谷阶地。安集海河发育６～８级阶地,通过年代测定及区域对比,可得出安集海河阶地形成于中更新世晚期一晚更新世早期（约１２～１４万年左右）。第四纪以来构造活动及气候变化控制着河流下切和侧蚀作用的进行,安集海河阶地的形成和发育明显受第四纪晚期构造活动和气候变化等因素的影响。     

准噶尔南缘逆冲带多个逆冲断层同期活动的几何学证据

天山北缘为典型的大陆内部活动构造特征,发育准噶尔盆地南缘逆冲带,主要表现为新生代时期形成的多排平行山体的背斜和逆冲断层。野外地质考察、地表填图指出,第二排背斜带玛纳斯背斜和吐谷鲁背斜核部均发育一条逆冲断层,背斜北翼发育一条逆冲断层,并导致河流阶地变形和断层崖的形成。地震资料解释和钻井数据证实玛纳斯背斜和吐谷鲁背斜北翼和核部存在多条向北逆冲的断层,在这些背斜和南侧第一排构造清水河背斜和奇古背斜之间的向斜之下存在隐伏的东湾背斜。二维地震测网构造解释指出东湾背斜为同时活动的、叠置的双重逆冲构造,并造成玛纳斯背斜和吐谷鲁背斜浅层发育一系列无序叠瓦逆冲断层。野外观察和地震解释的生长地层和地层不整合分析证实,这些无序逆冲断层形成时间主要为中新世晚期,一直到第四纪西域组(Q_1x)和乌苏群(Q_2)时期和第四纪中晚期(Q_4)。我们提出准南地区多个逆冲断层同期活动模式不同于新逆冲断层向前陆方向扩展时,旧断层不活动的模式。同期逆冲作用模式展示由于深部有序逆冲作用形成的双重逆冲构造发育期间,同期活动的逆冲作用可在浅层地表形成一系列无序逆冲断层,类似于叠瓦扇逆冲断层。     

利用河流阶地约束活动逆冲- 褶皱构造变形速率的不确定性：以天山北麓为例

河流地貌，特别是河流阶地是新构造与构造地貌、活动构造研究的一个重要对象，常用来刻画下伏构造变形的速率与时空模式，但利用河流地貌约束构造变形速率存在潜在的不确定性。基于十多年在天山北麓开展的构造地貌研究，认为不确定性主要包括以下4个方面：① 与阶地定年策略有关的不确定性。对于晚更新世末—全新世的年轻阶地，利用阶地沉积顶部年龄和上覆堆积底界年龄分别约束得到的变形速率可能存在比较大的差异，本研究中这种差异为50%；对于更老阶地，用这两个年龄限定的变形速率差异不大。② 与阶地对比有关的不确定性。沿背斜走向，河流过程对构造活动（如背斜基岩抬升）的响应存在时间上的不同步性。因此，对于发育在同一背斜构造上的不同河流，用某条河流已定年阶地的年龄，基于河流间的阶地对比确定另一条河未定年阶地的年龄，可能会导致阶地年龄不可忽视的偏差，进而造成对变形速率及其时空模式的误判。③ 与河流阶地位相相关的不确定性。不同成因的阶地均能呈现特定的阶地位相（向下游收敛或发散），这不利于基于阶地拔河高度的上下游阶地对比，也不利于利用阶地探讨构造活动的空间特征。④ 对于跨背斜或者断层的地貌面，由于背斜翼部或断层下降盘相对构造下沉，早期形成的地貌面将被后期的沉积物埋藏，这增加了利用该地貌面准确刻画下伏构造变形特征的难度，相关工作也要求构造两侧的变形参考面为同级地貌面。以上不确定性在利用河流地貌刻画逆断裂- 褶皱构造变形特征的研究中需要予以注意。     

天山北麓晚新生代独山子-安集海褶皱冲断带构造分析及其对河流改道的影响

新生代以来，受印度极块与欧亚大陆的碰撞和持续汇聚作用的影响，天山强烈变形隆升，并在南北两侧形成了一系列冲断推覆构造．大山北缘由南向北发育了3排褶皱-冲断带，第三排独山子-安集海构造形成于第四纪以来．根据野外地表考察结果并利用二维反射地震剖面资料，定量分析了独山子背斜和安集海背斜的构造几何学和运动学特征，确定了他们的变形时间和变形量．独山子背斜和安集海背斜的最小缩短量分别为4340m和l240m，缩短率分别为15．74％和7．2％，由于构造降升幅度的差异，造成了发育于北天山山前的一系列河流发生横向迁移，奎屯河和安集海河偏流向东发生河流改道．     

库车坳陷区西段拱拜孜活动逆断裂-背斜变形特征

拱拜孜逆断裂-背斜为秋里塔格背斜带西延部分,由拱拜孜线状背斜构造及逆断裂组成.背斜北翼宽缓,南翼陡倾甚至倒转,为典型断层扩展褶皱构造.拱拜孜背斜变形方式和发展演化具阶段性变化特点,背斜强烈隆起,在中更新世末,为中晚第四纪背斜构造.拱拜孜断裂发育于背斜核部南翼,为拱拜孜逆断裂-背斜主要控制性断裂,其形成与发展控制着拱拜孜背斜形成与发展.断层造成背斜南翼上新统库车组直立甚至向北倒转,膝折现象明显.利用插分GPS测得断层两测Ⅱ级阶堆积底界不整合面高差为2.8 m,晚第四纪以来断裂垂直滑动速率为0.25 mm/a,地壳缩短速率为0.65 mm/a.     

天山开都河流域河流阶地形成年代与新构造运动意义

天山开都河流域河流阶地序列及形成时代研究对揭示天山山脉新生代构造隆升意义重大。据野外工作确定开都河流域发育7级河流阶地,类型以堆积阶地为主,对具代表性的河流阶地采集10个ESR样品,测试成果表明,阶地形成时代为(3.6±0.3)ka~(653.7±65)ka。开都河流域河流阶地与天山北麓玛纳斯河流域河流阶地形成具可对比性,表明天山地区中更新世至全新世普遍存在河流下蚀作用。结合河流阶地高程,用线性回归定量计算出河流下切速度为0.101 m/ka,能约束天山山脉新构造时期的隆升速率。研究表明开都河流域河流阶地受构造隆升和气候变化共同控制,河流下蚀作用的地质营力来源于地壳的整体隆升。     

准噶尔盆地南缘硫磺沟矿化带含矿岩石学及后生蚀变特征研究

<正>准噶尔盆地南缘位于天山和准噶尔盆地两大构造区的交接处,包括北天山构造带和准噶尔盆地南缘褶皱-断裂构造带两个构造单元。后者可以进一步划分为西部断褶构造带、柴窝堡-达坂城断陷构造带和博格达山前逆冲推覆带三个次级构造单元。西部为较为明显的三排背斜-断裂构造带,而东部博格达山前则为典型的逆冲推覆的断     

铲式逆冲断层的地貌约束：以东天山尤路都斯盆地巴音背斜构造为例

将地表河流阶地变形特征与运动学模型、地貌年代相结合,可以推测出地下断层几何形态、断层变形量与变形速率.定量限定天山山间盆地不同褶皱冲断带的几何形态、运动学和变形速率是研究天山挤压应变吸收作用的关键.在天山东部的尤路都斯盆地内,开都河横穿巴音背斜构造发育并保存了较为完整的三级河流阶地.通过详细的野外考察发现,处于巴音背斜构造后翼位置的河流阶地具有宽阔、连续和逐渐倾斜的特点,符合通过翼部旋转运动而褶皱变形的铲式逆冲断层模型,其深部根植于平面断层斜坡.基于该运动学模型并结合阶地年代,得到巴音背斜构造下伏断层晚第四纪滑动速率为（0.35-0.06）～(0.35+0.16) mm/a,地壳缩短速率为（0.23-0.04）～(0.23+0.10)mm/a.对比尤路都斯盆地北部那拉提断裂的构造应变和GPS速率揭示的东天山南北向总地壳缩短速率,认为巴音背斜构造的变形作用占尤路都斯盆地总变形作用的15%～20%,进而容纳了～2%的东天山南北向地壳应变.东天山内部的山间盆地在天山变形量分配中占据重要作用.     

川西硕曲河流阶地及其对山地抬升和气候变化的响应

山地抬升和气候变化是影响内陆地区河流地貌发育的两个关键因素,不同地区的河流对它们的响应方式多种多样.位于川西高原西部活动构造区的硕曲河谷下游亚金段保留有6级河流阶地,运用ESR和TL技术对其中T₂到T₆级阶地的砾石层及邻近的冰碛物进行了测年,并结合阶地沉积物特征分析了阶地对山地抬升和气候变化的响应.结果表明:亚金T₂～T₆级阶地砾石层均堆积于冰期;阶地基座均形成于间冰期-冰期过渡时段;形成这些阶地的下切过程均开始于冰期晚期,可分别与深海同位素阶段的MIS 2、6、8、14和16阶段晚期相对应.自MIS16阶段晚期以来,硕曲河谷亚金段平均下切速率约为1.22 mm·a^-1,小于该地区山地同期平均抬升速率2 mm·a^-1,这与"河谷下切速率不大于山地抬升速率"一致.     

那拉提断裂晚第四纪活动及其反映的天山内部构造变形

对天山内部大型断裂带晚第四纪以来变形特征的研究是认知天山现今构造变形特征的重要途径。在大比例尺遥感影像解译的基础上,利用野外调查测量、探槽开挖及热释光测年的方法,对那拉提断裂进行了研究。那拉提断裂是一条晚第四纪以来仍有较强活动的大型逆冲左旋走滑断裂带,断裂带宽度巨大,由多条倾向不同的次级断裂组成,分布在南北宽数公里的范围内,这些滑动面是逆冲走滑断裂在地表分散形成的"正花状"构造。晚第四纪期间,那拉提断裂曾多次发生过断错地表的强震事件,是天山内部一条重要的地震构造带。断裂断错了那拉提山前晚第四纪以来的各级地貌面,主要表现为断层陡坎、冲沟水系和地貌面的左旋位移,根据实测陡坎高度和对应地貌面的定年,获得断裂所造成的南北向地壳缩短速率在O.8~1.1mm/a左右,表明天山内部同样存在明显的构造变形。结合目前已有的地震地质研究资料,对天山山前和天山内部吸收的变形量分配进行了讨论,认为天山南北两侧山前对变形量的吸收调节作用并不显著高于天山内部。那拉提断裂具有左旋走滑特征的发现,对于理解天山现今变形方式以及应变分配具有重要的意义。