蒙古戈壁天山断裂带晚新生代构造变形与构造地貌研究

跨越中蒙边境线的戈壁天山断裂带是一条大型左旋走滑断裂带,东西展布约700 km。通过解译分析Landsat ETM卫星遥感影像和SRTM数字高程模型(DEM)数据,对戈壁天山断裂带晚新生代构造活动及其地貌特征进行了研究。结果表明,沿戈壁天山断裂带发育了一系列断层陡坎、系统的水系错位、挤压脊等典型的走滑构造地貌类型。遥感影像解译结果还显示3处系统水系错位,均受戈壁天山断裂左旋走滑运动的影响,表现出系统的左旋水平位错。结合历史地震数据、先存的基底构造和断层系统,本区地震活动性呈现出不可预测性和复杂性。此外,发育在断裂带上的3个大型挤压脊构造中:Karlik Tagh和Gurvan Sayhan就位于走滑断裂的终端,其走滑分量减弱并逐渐转为以逆冲分量为主的构造特征。Nemegt Uul位于2条不连续的走滑断裂的汇合和叠置部位。走滑断层均穿过了挤压脊构造,同时伴随有逆冲作用分量,造成了挤压脊沿走向和垂直走向上的构造地貌生长,显示了是陆内造山带演化的重要过程。     

祁连山北缘佛洞庙-红崖子断裂晚第四纪滑动速率研究

佛洞庙-红崖子断裂是发育于祁连山北缘中段河西走廊南缘的一条重要的块体边界断裂,总体走向北西西,长约110 km。该断裂为一条全新世活动的逆-左旋走滑断裂,也是1609年红崖堡7 1/4 级地震的发震断裂。断裂活动形成了一系列陡坎、断层崖以及冲沟和阶地左旋等断错地貌。我们通过详细的野外考察,选择典型断错地貌进行大比例尺差分GPS测量,结合所获相应地貌面的年代数据,得到该断裂晚第四纪平均垂直滑动速率为(0.61±0.28)mm/a,水平滑动速率为(1.27±0.58)mm/a,其结果与相邻断裂相吻合。     

东昆仑断裂东端塔藏断裂压剪活动与高原隆升作用讨论

塔藏断裂位于东昆仑断裂带东端,横贯青藏高原东缘的高原内部和边缘,因属于巴颜喀拉块体向东南运移的东北侧边界带,其晚第四纪活动性质和滑动速率对认识青藏高原的构造变形模式极端重要。本文综合SPOT、中巴资源卫星等高分辨率遥感影像解译,利用冲沟、山脊、断错河流阶地、断层槽谷、反向坎等地震地貌的识别,开展详细的断错地层、地貌研究和系列年代学样品采集测试,对塔藏断裂的精细几何展布、晚第四纪活动性质、滑动速率进行详细分析。塔藏断裂自西向东可分为青藏高原内部的罗叉段、青藏高原边缘的东北村段和马家磨段,各段走向依次为113°、142°、130°,逐渐向南偏转,晚第四纪的活动表现为分段性和多期性。罗叉段全新世以左旋剪切走滑为主兼挤压活动,左旋走滑速率为2.43~2.89mm/a左右,最新地表断错事件发生在0.66±0.04ka BP以来,断层面表现出走滑断层的近垂直和张裂并发育充填楔的典型特征,塔藏断裂为东昆仑断裂系东延的主要断裂之一;马家磨段也为全新世活动断层,距今9.0±0.8ka的地层被断错,而且断层面北倾达58°。因此,对比分析塔藏断裂各段活动特征可见,西部以水平剪切运动为主,而东部走滑运动分量逐渐变弱,断面北倾、北盘上升导致的垂向分量逐渐变大。东昆仑断裂带及塔藏断裂晚第四纪走滑速率向东规则减小,并转化为横向逆冲作用和高原隆升,符合"叠瓦状逆冲转换—有限挤出模型"的特征。     

阿尔金断裂系西段——康西瓦断裂的 晚第四纪构造地貌特征研究*

阿尔金断裂带是青藏高原北部的一条大型左旋走滑断裂带,近EW向延伸2000多公里, 它构成了青藏高原与塔里木盆地之间的重要地质边界。康西瓦断裂位于阿尔金断裂带西段, 呈WNW-ESE向延伸约 700km。文章在高分辨率卫星遥感图像(印度遥感卫星5.8m分辨率)和数字高程地形模型(DEM)数据分析的基础上,并结合野外构造地貌考察观测,对康西瓦断裂的第四纪构造活动及其地貌特征进行了初步研究。沿断裂带发育的系统错断水系、错断冲积扇、挤压脊、走滑拉分盆地等典型构造地貌特征表明,该断裂晚第四纪经历了强烈的左旋走滑活动。同时,研究还揭示沿康西瓦断裂发育了一条长约80km的地表地震破裂带,最大同震左旋水平错位为4m,估算产生该地表破裂带的地震是一矩震级为M_w7.3的大地震。 另外,文章根据不同年代地表地貌特征的左旋错位距离,估算出康西瓦断裂晚第四纪以来的长期走滑速率为8~12mm/a,远低于早期估算的20~30mm/a,但是与阿尔金断裂带中、东段的地质估算结果9±2mm/a及GPS测量结果9±4mm/a接近。     

西秦岭北缘断裂带漳县—车厂断层的结构及构造演化

西秦岭北缘断裂带是青藏高原东北缘主要构造边界断裂带之一, 其构造变形历史和运动学特征研究可以为西秦岭中新生代构造过程和印度—亚洲板块碰撞动力学的远程构造响应提供约束。漳县—车厂断层是西秦岭北缘断裂带的重要组成部分, 通过对工程开挖所揭露的断层带内丰富构造现象的观测与分析, 至少可以辨别出3期性质、规模、运动学特征各异的构造变形事件。第一期为向北北东陡倾的伸展正断层作用; 第二期为向南南西倾的由南向北的逆冲断层作用; 第三期为沿近直立断面左旋走滑作用。尽管每期变形的时代尚缺乏构造物质测年的约束, 但根据其与白垩系、新近系的空间关系以及已有第四纪以来沿断层地貌位错和相关沉积物测年以及地震活动历史研究对断层左旋走滑作用的时代约束, 认为第一期伸展正断层作用起始于早白垩纪, 可能持续到渐新世; 第二期向北逆冲断层作用起始于渐新世初, 可能持续到早第四纪; 第三期左旋走滑断层作用起始于晚第四纪, 持续至今。漳县—车厂断层是一条典型的多期变形的脆性断层, 其变形特征与历史, 如果代表了西秦岭北缘断裂带特征与构造变形过程, 那么现今西秦岭北缘断裂带仅是起始于早白垩纪、新生的脆性断裂带, 并非是印支主造山期大规模韧性逆冲推覆作用的边界断层。     

西秦岭西段光盖山-迭山断裂带坪定-化马断裂的新活动性与滑动速率

位于西秦岭西段的光盖山-迭山断裂带是由3条近平行的断裂所组成,其中坪定-化马断裂是该断裂带的主断层.坪定-化马断裂以宕昌岷江为界分为东、西两段,西段的新活动性明显强于东段.断裂西段线性特征明显,可见清晰的断层崖,不同期次的洪积扇上均有断层陡坎发育,晚第四纪以来有过明显的活动,最新一次活动的离逝时间约为1kaB.P.左右.通过对断错地貌研究得到断裂晚第四纪以来的垂直滑动速率为0.49±0.08 ～1.15±0.28mm/a,左旋滑动速率为0.51±0.13mm/a.而断裂东段由多条斜交或近于平行的断裂所组成,活动性明显减弱,没有发现最新活动的证据.在地貌上多表现为线性沟谷,向东逐渐被褶皱所替代,从基岩断面及相关地貌特征来看断裂活动性质主要表现为逆冲兼具左旋走滑运动.     

四川华蓥山断裂带晚第四纪逆走滑特征及地震意义

华蓥山断裂带是四川盆地东界断裂带。前人认为该断裂带的最新活动时代为中更新世中期至晚更新世早期。作者近期野外调查发现了华蓥山断裂带晚第四纪走滑活动证据,位于华蓥山断裂带中段高县罗场镇兴场垇口村,称为兴场垇口断裂,该断裂长15km,走向NE30°,横切该区山体、造成多条水系扭曲,形成地表壮观的逆坡向右旋断错地貌。该断裂断错距今(14.86±1.26)ka地层,断裂的晚更新世晚期垂直活动速率为0.15mm/a,右旋走滑活动速率0.31mm/a,为晚更新世晚期右旋逆走滑活动断裂。     

青藏铁路风火山段晚第四纪断裂活动分析

地表地质调查发现,第四纪期间在风火山逆冲-褶皱构造带以发生近东西向的伸展变形为特征。在该构造带中形成切割早期近东西向挤压变形构造带、指示近东西向伸展变形、整体沿北60°东向展布的二道沟断陷盆地。断裂活动的地质、地貌证据表明,控制该盆地晚第四纪断陷的主边界断裂位于其北缘,是一条断续延伸达24 km左右、可能兼具左旋走滑性质的正断层。根据该区晚第四纪沉积物的分布和时代,并对断裂所错动的晚第四纪地质-地貌体进行初步的年代学分析,可以初步断定该断裂的晚第四纪垂直活动速率应该介于0.2~0.4 mm/a之间。     

甘肃北山南部活动断裂的发现及其区域构造意义

在河西走廊北侧、北山南缘新发现属于不同断裂系统的两条晚第四纪活动断裂,分别称之为旧井-板滩断裂和俄博庙断裂。其中,旧井-板滩断裂长约28 km,距玉门市约55 km,由4条分支断裂组成,呈复杂的"Y"字形分布。总体走向北东40°~50°,倾向北西,倾角60°~70°,控制了西侧两个晚新生代盆地的发育。俄博庙断裂长约18 km,距金塔县城约50 km,走向近东西,倾向北西,倾角60°~80°。根据卫星影像解译、断错地貌调查、探槽开挖和光释光测年结果,旧井-板滩断裂断错了一系列山脊、冲沟和阶地,在距今约2万年以来有过活动,以正左旋走滑为主;俄博庙断裂北向逆冲形成清晰的线性陡坎,并左旋断错了冲沟,在距今约3万年以来有过活动,以逆左旋走滑为主。以上两条断裂的新构造活动揭示了青藏高原北缘晚新生代以来的远程应变传递已经进入北山造山带南缘。      

青藏高原东北缘固关-虢镇断裂中段第四纪以来活动特征

固关-虢镇断裂是青藏高原东北缘、鄂尔多斯地块西南缘陇县-宝鸡断裂带中的一条主要断裂,该断裂的运动特征和活动性包含了青藏高原向东北方向扩展机制的重要信息。固关-虢镇断裂中段在卫星影像和DEM图上都显示出清晰的线性影像特征,地貌上表现为清楚的地貌陡坎,陡坎高80～100 m。通过卫星影像判读、野外调查、探槽开挖和年龄测试等方法的综合研究,结果认为固关-虢镇断裂中段第四纪早期有明显活动,并以左旋走滑运动为主,左旋走滑运动利用了早白垩世形成的正断层面;晚更新世以后固关-虢镇断裂停止了活动。造成断裂运动方式和活动性转变的原因是,第四纪以来印度-欧亚大陆碰撞的远程效应到达青藏高原东北缘之后,陇县-宝鸡断裂带周围的块体因为相互作用进行调整,形成了该断裂带局部构造应力以剪应力为主所致。     

康西瓦断裂带晚新生代构造地貌特征及其构造意义

文章详细调查了康西瓦断裂带发育的断层崖、断层陡坎、地震破裂带、错断山脊、拉分盆地、挤压脊、偏心洪积扇、错断水系等新构造运动形迹,这些新构造运动形迹表明了康西瓦断裂带在晚新生代以来发生了强烈的左旋走滑运动,并兼有正滑运动分量。数字地形高程模型(DEM)分析表明康西瓦断裂西端终止于塔什库尔干谷地东部的瓦恰河谷内,东端与著名的阿尔金断裂带相连。如果以喀拉喀什河和玉龙喀什河为参照系,康西瓦断裂晚新生代以来的左旋走滑累积位移量可达 80～85km,根据断裂带 8～12mm/a的长期走滑速率,推测康西瓦断裂带新生代以来的左旋走滑运动开始于约10Ma。结合我们获得的断裂带两侧岩浆岩的年龄,表明康西瓦断裂带左旋走滑运动的开始时代为晚中新世,现今康西瓦地区的构造地貌格局很可能是中新世晚期以来强烈的左旋走滑运动形成的。     

青藏高原的现今构造变形与地球动力过程

作为地球陆地上最高、最大、最平坦的地貌单元，青藏高原晚第四纪—现今构造变形的运动学状态是研究其深部地球动力作用的重要基础。全球卫星导航系统能够观测几十年时间尺度的地壳运动定量资料，历史记载和仪器观测获得的历史地震资料提供着数百年时间尺度的构造运动和深部变形数据，而上万年时间尺度的活动断裂定量研究数据则揭示着长期、平均构造变形状态。综合这三类不同时间尺度的地表构造变形定量数据，就能够定性推测或定量模拟驱动地表构造变形的深部地球动力作用。本文综合利用上述三类资料，发现青藏高原晚第四纪—现今的运动状态受控于统一的应变场，地表与深部一致，现今与长期一致。最大剪切应变主要分布在高原周边的主要逆冲断裂带和内部的巨型活动走滑断裂带，产生众多的强震；收缩应变和地壳缩短主要发生在周边山系及其伴随的前陆盆地，形成逆冲断裂和逆冲型强震；面膨胀应变和地壳拉张发生在高海拔的青藏高原内部，形成近南北向正断层和北东/北西向共轭剪切断裂系，并控制着正断层型地震的发生；青藏高原的所谓“向东挤出”，不是刚性岩石圈地块在走滑断裂夹持下的向东滑移，而是高原内部岩石圈物质的向东流动和绕喜马拉雅东构造结的顺时针旋转。这种运动状态只能被青藏高原之下岩石圈地幔对流剥离动力学模型很好解释。被对流剥离的岩石圈沉入中下地幔时伴随着负浮力的产生，不仅使得青藏高原发生垂向隆升，还对周边施加水平挤压应力，从而造成高原周边准同期地向外逆冲扩展，导致了起始于晚新生代并延续至今的构造变形，形成所观测到的不同时段的构造变形运动场。     

青藏高原东北缘海原断裂带新生代构造演化

海原断裂带作为青藏高原东北缘构造变形最显著断裂带之一,记录了青藏高原向北东扩展的构造信息。在详细的构造测量基础上,初步提出海原断裂带新生代以来的古构造应力场序列,反演了其新生代构造演化历史。详细构造解析表明,海原断裂带新生代以来主要经历了5个构造演化历史阶段,即始新世-中新世NWSE向构造伸展与沉积盆地发育、中新世晚期-上新世NNESSW向构造挤压与海原断裂带右行走滑活动、上新世末-早更新世NESW向构造挤压与强烈褶皱逆冲活动、晚更新世晚期以来ENEWSW向构造伸展与断陷盆地发育、全新世以来NESW向构造挤压作用与断裂带强烈左行走滑活动。变形分析表明海原断裂带现今地貌格局主要缘于上新世末-早更新世NESW向强烈逆冲活动,后期ENEWSW向构造挤压作用导致断裂走滑活动,并改造了局部地貌,主要表现为沿断裂带发育一系列第四纪小型拉分盆地。该带新生代构造演化研究,为探讨青藏高原东北缘新构造演化提供了具体构造证据。     

甘肃北山南缘断裂的活动特征及其意义

在河西走廊北侧,北山南缘发现活动断裂,称之为北山南缘断裂。该断裂位于金塔县城北侧,距县城约50 km。断裂全长约18 km,整体呈近东西向,倾向北西,倾角60°～80°。该断裂晚第四纪以来的活动形成了一系列断错地貌,断裂走滑运动使得多条冲沟发生同步肘状水平位错,位错量4. 5～6. 2 m,平均位错量5. 2 m。断裂的北向逆冲形成清晰的线性陡坎,陡坎落差0. 2～1. 4 m。探槽揭露了至少2次快速滑动事件,较老的一次发生于距今30 ka之前,较新的一次发生在距今8. 4~3. 3 ka。结合卫星影像、地貌和探槽等证据,认为该断裂在晚更新世和全新世有过活动,为一条以左旋走滑为主,兼有逆冲分量的活动断裂。该断裂的活动可能揭示了青藏高原东北缘的扩展已穿越河西走廊,进入北山地区。     

天景山断裂带晚第四纪左旋走滑运动速率确定及其空间分布特征

天景山断裂带是青藏高原东北缘一条重要的左旋走滑边界断裂,但是对该断裂左旋走滑运动速率的空间分布特征缺少足够的研究和认识.通过卫星影像解译和野外地质调查,我们在天景山断裂带中段滑动速率限定范围较宽泛的段落选择两个典型的断错地貌观察点,以期获得更为可靠的断裂晚第四纪滑动速率.首先,利用差分GPS和无人机摄影测量技术分别对孟家湾和崾岘沟两点的冲沟或河流阶地的左旋走滑位移量进行精确测量和恢复.然后,利用光释光测年技术对被断错地貌面的年龄进行限定.最后,在综合分析地貌标志物位移和地貌面年龄之间关系以及其形成演化过程,计算和讨论孟家湾和崾岘沟两个点的滑动速率,分别为(1.2±0.3)mm/a和(0.9±0.3)～(1.1±0.2)mm/a.通过与前人研究结果进行对比和分析,认为天景山断裂带晚第四纪左旋走滑运动速率在空间上较为稳定,约为1.1 mm/a.     

西秦岭北缘断裂带黄香沟段晚第四纪 活动表现与滑动速率*

文章对西秦岭北缘断裂带黄香沟段的沉积建造、构造地貌等开展了野外调查与研究。冲沟位错、断裂剖面、山脊位错、线性槽地、洪积扇变形与断塞塘等详细的构造地貌分析,显示断裂带在黄香沟段晚第四纪具有较强的活动性,以左旋走滑兼有倾滑分量为特征。根据其中两条晚更新世末期以来的冲沟左旋水平位错平均值30.5±3.0m,及其¹⁴ C限定的冲沟发生位错的年龄为13480±240aB.P.,获得断裂晚第四纪的水平滑动速率为2.3±0.2mm/a。 同时,由断裂位错洪积扇形成的1.05±0.30m垂直位移量,与该期洪积扇形成的¹⁴ C年龄3690±100aB.P. ,估算了断裂晚第四纪的垂直滑动速率为0.28±0.08mm/a。     

汶川8级大地震同震破裂的特殊性及构造意义——多条平行断裂同时活动的反序型逆冲地震事件

汶川地震是有仪器记录以来发生的世界上最大的板内逆冲型地震之一。野外调查表明,沿北东走向的龙门山断裂带上,至少有两条逆冲断裂同时参与汶川地震的同震破裂过程,即北川断裂和安县灌县断裂（彭灌断裂）。倾向北西的高角度北川逆冲断裂上的地表破裂长度大于200 km,可能达225 km。运动方式在南部表现为以北西盘抬升的逆冲为主,往北东转为逆冲右旋走滑,走滑分量与垂向陡坎高度相当,陡坎高度最大值约为11 m。在彭灌断裂上,地表破裂表现为北西盘抬升的近纯逆冲性质的破裂,破裂长度达70 km,陡坎最高达3~3.5 m。汶川地震是世界上第一次明确记录到多条平行断裂参与同震破裂的逆冲型地震,而且因发震断层是龙门山断裂带内部的高角度逆冲断裂,而非断裂带前锋的低角度逆冲断裂,所以汶川地震属于反序型逆冲断裂活动。这与1999年我国台湾7.5级集集地震和2005年克什米尔7.6级地震类似,说明反序型逆冲地震具有普遍性。汶川地震这一震级大、破裂长的逆冲地震事件是对目前流行的青藏高原下地壳流动的变形假说提出的严峻挑战,同时也表明加强青藏高原东缘南北地震带上其他滑动速率较低但同样具有发生大地震可能性的活动断裂的滑动速率和古地震定量研究的紧迫性,因为这一地区人口密度与东部相当,但发生强震的频率更高。     

西昆仑康西瓦断裂带西延特征及其构造意义

青藏高原西北部康西瓦走滑断裂带(Karakax fault)为一条经过长期演化且现今仍在活动的重要大型断裂带,该断裂对该地区形成演化起到至关重要的控制作用。目前大多学者们认为该断裂在东段沿喀拉喀什河谷大致呈东西走向延伸,后在其西段麻扎地区向北西方向延伸。然而,通过详细的野外地质调查在该断裂带西段的麻扎地区新发现了一条NEE-SWW向的断裂,将之命名为麻塔断裂。实测地质剖面和显微构造分析发现麻塔断裂与康西瓦断裂具有相似的几何学和运动学特征,同样经历了早期右旋逆冲的韧性走滑变形和后期左旋脆性走滑变形,理应划分为一条断裂,前者是后者自麻扎向西的延伸部分。麻塔-康西瓦断裂共同参与调节了自古生代以来板块碰撞拼合在青藏高原西北部的构造变形,现今西昆仑-帕米尔地区的构造地貌格局正是康西瓦和喀喇昆仑等大型断裂新生代活动而形成的。     

天山两侧山前新生代构造变形特征及其成因刍议

摘要：天山两侧山前新生代构造变形强烈,是研究盆山耦合动力学机制的理想场所。文中在综合分析前人资料基础上,结合作者的野外观测和分析,综述了天山两侧盆山转换部位不同段的新生代构造变形特征,并进行对比分析。结果显示,新生代构造变形在天山南北山前相似性和差异性共存:变形由山体向盆地扩展,时间逐渐变新;但是南侧比北侧变形起始时间早,地壳缩短量和缩短率大。在东西方向上新生代构造变形也存在明显的分段相似性特征,整体上显示出斜方对称的变形图像:东天山博格达山前为基底式逆冲推覆,南侧为走滑变形;中天山南北两侧为多排子的褶皱 逆冲推覆构造,西天山南侧也为基底式的逆冲推覆,北侧为走滑变形。综合前人研究,认为印度和亚洲大陆的碰撞及其随后陆陆汇聚作用的远程效应,是形成天山两侧山前新生代构造变形在南北方向上相似性和差异性的主要原因;而天山山体内部先存的相对刚性地块和大型断裂,则导致了新生代构造变形的东西向分段差异性和斜方对称的特征。     

龙门山断裂带西南段晚第四纪活动性调查与分析

基于高分辨率SPOT影像解译、关键地点的野外构造地貌调查和活动断裂测量以及错断沉积物的光释光测年(OSL),确定了龙门山断裂带西南段主要活动断裂的分布特征及其晚第四纪活动特征,发现后龙门山断裂带--五龙-冷碛镇断裂是一条晚更新世活动的右旋走滑断裂,没有明显的挤压逆冲活动形迹.根据次级断层的地层切割关系和沉积物测年结果,确定了沿该断裂带晚更新世两期走滑活动事件:一期发生在86～88ka,另一期发生在36～48ka.中央断裂带--双石-西岭断裂也具有右旋走滑活动特征,但其活动性相对较弱.这两条主要断裂在全新世没有明显的活动形迹,表明龙门山断裂带西南段构造活动性较弱.现今以中小地震为主,地震震源机制解显示以走滑应力机制占主导,与现今应力测量确定的逆冲应力状态不一致.这些观察和测试结果为龙门山断裂带西南段未来强震危险性评价提供了重要的依据.