华山山前河流地貌参数及其构造意义

基于数字高程模型(DEM)空间分析技术,系统提取了华山山前河流相关地貌参数,包括河流坡降指标SL、河流水力侵蚀模型标准化陡峭指数ksn、流域盆地面积高程积分HI、谷底宽度与谷肩高度之比Vf、山前曲折度Smf等。研究表明,各参数指标大致以华县及华阴为界,空间上差异分布,表现为华县—华阴段河段SL在断裂附近出现极高值,河流SL均值、ksn均值、HI值、Vf值以及Smf值集中在500~700、120~140、0.5~0.6、0~0.1及1.0~1.1之间;蓝田—华县段及华阴—灵宝段的指标分布特征大致相同,上述指标值集中在300~500、100~120、0.4~0.5、0.2~0.6及1.2~1.5之间。综合分析发现,构造活动是造成上述指标差异的主要因素,对各指标进行构造活动等级划分,计算出华山山前相对构造活动强度(Iat),结果显示在华县—华阴段Iat值集中在1~1.5之间,其他部位集中在1.5~3之间;表明华山山前华县—华阴段构造活动最强,其他部位活动相对较弱。华山山前构造活动主要受控于华山山前断裂。野外地质调查表明,华山山前断裂在华县—华阴段活动最强,全新世以来仍发生过多次活动;在蓝田—华县段及华阴—灵宝段断裂仅在晚更新世有过活动,未见全新世活动迹象,活动性整体偏弱。利用河流地貌参数获取的华山山前构造活动强弱与野外地质调查得出的结论一致,表明以河流地貌参数作为构造活动的研究对象,能有效地反映区域的差异构造运动。     

华山山前断裂断错地貌及晚第四纪活动性

基于华山山前断裂1︰5万活动断层填图成果,对断裂沿线地层地貌、断层三角面、河流阶地、陡坎地貌以及典型断错剖面等进行了详细的研究。研究表明:1)华山山前断裂按几何结构、断错地貌表现分西段(蓝田—华县段)、中段(华县—华阴段)及东段(华阴—灵宝段)3段;2)西段及东段断裂错断了T_2阶地及马兰黄土,T_1阶地跨断裂连续,测年结果表明,T_2阶地形成于晚更新世中期,T_1阶地形成于全新世早期,由此得出西段及东段断裂在晚更新世有过活动,全新世以来活动弱或不活动;3)中段断错地貌显著,河谷两侧发育Ⅲ级阶地,跨断裂阶地均被错断,测年结果表明:T_1阶地形成于2~3kaBP,T_2阶地形成于6~7kaBP,T_3阶地形成于60~70kaBP,结合阶地陡坎高度,得出不同时段的平均垂直滑动速率:T_3—T_2时期0.4mm/a;T_2—T_1时期1.1mm/a;T_1以来1.6mm/a;4)中段在晚更新世晚期以来发生过多次活动,在石堤峪、沟峪等地见漫滩陡坎,结合文化层及炭样年龄,可知漫滩形成于距今400~600a,对比历史地震资料,漫滩陡坎应为华县1556年地震的遗迹;5)结合前人研究认为,公元1556年华县81/2级地震的发震构造为华山山前断裂及渭南塬前断裂,其它断裂是否参与有待进一步研究。     

祁连山东段石羊河流域河流纵剖面及其构造意义

石羊河流域位于祁连山东段,其河流体系记录了最新的构造信息和构造活动。提取石羊河流域的地貌信息,有助于揭示祁连山东段石羊河流域地貌对构造活动的响应,及系统探讨该区地貌发育特征及其所蕴含的构造意义。文中基于GIS空间分析技术,利用数字高程模型(DEM)、Matlab脚本提取了石羊河流域7条河流的纵剖面,并利用基岩河道水力侵蚀模型对其进行分析,获得了7条河流的陡峭系数、平均侵蚀量、凹曲度、裂点分布、高程、距河流出水口距离和流域面积等地貌信息。结果表明,石羊河流域的各条支流至少存在1个主裂点,裂点上、下河段具有不同的陡峭度(ks)与凹曲度(θ),说明河流纵剖面裂点的上、下河段具有不同的发育趋势。对河流纵剖面、裂点分布及岩性进行综合分析,结果表明,古浪河、金塔河、杂木河、西营河、东大河和西大河都具有"坡折式"裂点,处于瞬时状态。祁连山东段河流地貌演化主要与构造活动相关。利用本区晚第四纪活动断裂相关裂点上游河道的凹曲度指标拟合出整条河流,得到石羊河流域的平均侵蚀量约488m,发源于古浪推覆体的6条支流的平均侵蚀量为508. 5m。进一步计算研究区河网归一化的河流陡峭系数(ksn)并得到其空间分布,结合河流纵剖面和裂点分析结果对祁连山东段石羊河流域的构造特征进行了综合分析,ksn的结果显示下游段陡峭系数<60,中游明显大于下游。同时,位于构造结处的古浪推覆体其ksn值呈现高值,表明该区第四纪以来经历了明显的构造抬升过程。文中结果表明石羊河流域地貌演变处于非均衡状态,构造变形是祁连山东段地貌演化的主要影响因素,控制着该区现今的地貌发育及演化历史。     

海原断裂带中东段地貌差异及其成因探讨

以定量化地形因子为切入点的构造地貌学方法已成为活动构造研究的有效手段,被广泛用于定性或半定量解析地貌对新构造运动的响应及其演化过程。针对海原断裂带中东段现今地貌差异,以SRTM 90m分辨率DEM为基础,利用ArcGIS软件和Matlab程序脚本,提取了海原断裂带中东段高程、坡度、地形起伏、地形侵蚀以及河流陡峭系数等地形因子。从空间分布上看,上述各项地形因子沿断裂走向均呈现 “西高东低”的整体分布特征。西段海拔高、坡度陡、起伏大、侵蚀强、抬升快,中段和东段海拔低、坡度缓、起伏小、侵蚀弱、抬升慢,此外,在断裂带的东南尾端呈略微增加趋势,达到小范围内的峰值。在此基础上,通过对比分析地形因子与年降水量、基岩岩性,初步探讨了构造与降水、岩性等因素对地形地貌的控制作用,认为不同降水条件对地貌后期改造起显著作用,基岩岩性与现今地貌之间并无显著关系,该区域地貌类型主要受构造抬升差异所控制。沿断裂带走向上的现今地貌差异表明,西段处于相对快速的构造隆升和强挤压造山构造背景,中段由于受到黄河下切及河流冲积作用影响,地貌参数记录的抬升特征并不显著,而东段则反映出大型断裂带尾端挤压调整效应。     

华山山前断裂中段晚第四纪活动的地貌表现及响应

调查了华山山前断裂中段（石堤峪-杜峪）晚更新世以来,尤其是全新世以来的断层构造地貌,讨论了它们的成因、特点及对断裂活动的响应关系。断层构造地貌主要包括：断层三角面、断层陡坎、洪积阶地、埋藏型洪积扇以及冲沟裂点。对各大沟峪峪口的洪积阶地进行了大比例尺微地貌测量,并在部分沟峪两侧沿断层崖陡坎及冲沟沟床布置了测线。结合T1、T2级洪积阶地位错测量结果及其14C年龄计算得到,华山山前断裂中段6000a-2000aB.P.的垂直滑动速率为1.485mm/a;2000aB.P.以来的垂直滑动速率为3.73mm/a。最后结合野外调查与理论认识,建立了正断层作用下洪积阶地与埋藏型洪积扇的演化模式。本研究结果支持华山山前断裂是1556年华县814级地震发震构造的观点。     

怀安盆地北缘断裂构造几何与活动特征

结合前人调查和研究资料,综合运用地形地貌分析、地质调查、遥感解译等方法,详细分析了怀安盆地北缘断裂的构造地貌特征,较为系统地研究了断裂带的几何结构、构造变形及活动特征。怀安盆地北缘断裂控制着怀安盆地附近的第四纪构造演化和地貌发育,根据断裂展布和活动性可分为3段,即东段(洗马林—东洋河)、中段(东洋河—马市口)和西段(马市口—韩家营)。怀安盆地北缘断裂为典型的山、盆构造界线,沿线断裂活动特征明显,断面上留有断层活动的痕迹——镜面构造、擦痕;不同段落具有不同的活动特征,东段活动性最强,中段次之,西段最弱。     

渭河断陷南缘断裂带新活动特征与古地震

渭河断陷南缘断裂带东起潼关,西至宝鸡,全长310公里,它的主边界断裂包括有华山山前断裂、秦岭北缘断裂。本文根据近年1∶5万活动断裂地质填图最新详细资料研究了断裂的活动历史、分段性及其构造活动特征。华山山前断裂晚第四纪以来具有明显的新活动,沿断裂带及其两侧分布有最新断层崖、基岩裂缝、黄土裂缝、山体崩(滑)塌体等众多的地震形变和破坏遗迹,华山山前断裂应是1556年华县8级大地震的发震断层。据华山山前断裂古地震剖面分析大地震重复间隔约2000—2500年,秦岭北缘断裂同样存在有基岩崩(滑)塌、裂缝、断层崖等古地震形变遗迹,由古地震剖面分析其大地震重复间隔约为2000—4000年之间。     

地貌参数揭示的三危山构造活动性差异及其原因探讨

三危山断裂位于青藏高原北缘,沿三危山西北麓展布,全长约175 km.根据其几何特征,可以将断裂分为三段:西段(西水沟—树沟子段)、中段(树沟子—十工口子段)和东段(十工口子—双塔段),其构造活动强度与地貌发育程度各段存在明显差异.根据断层陡坎测量和区域年代对比,三危山断裂西段垂直滑动速率约0.1 mm/a,中东段则较低...     

涪江流域河流地貌特征对虎牙断裂带活动性的响应

青藏高原东缘岷山东边界的虎牙断裂带强震频发,但因第四系保留有限,目前对于该断裂的活动性仍认识不清。而基岩山区河流地貌与活动构造关系研究发现,河流地貌特征能够很好地记录构造活动信息。虎牙断裂带横跨涪江流域,这为通过河流地貌研究虎牙断裂的活动特征提供了条件。文中选择涪江流域SRTM 30m精度数字高程模型(DEM)数据,利用GIS技术提取了涪江流域坡度(slope)、局部起伏度(local relief)、标准化陡峭指数(ksn)、面积-高程积分值(HI)等地貌指数,并对跨虎牙断裂带小流域盆地的平均陡峭指数(ks)和面积-高程积分值进行对比,结合野外调查、岩性、降水与现代侵蚀速率等特征,分析讨论了涪江流域地貌特征与虎牙断裂带活动特征的关系。研究表明:1)涪江流域基本处于稳态状况,区内仅有跨雪山断裂带的河道剖面显示明显的裂点,其余跨断裂河道剖面无明显裂点存在;2)虎牙断裂带两侧地貌指数差异明显,整体上表现为西高东低,这应与虎牙断裂的逆断活动有关;3)断裂两侧的小流域地貌指数差异分析表明,沿虎牙断裂带自北向南抬升作用逐渐增强,反映了虎牙断裂带北段以走滑为主,南段以逆断为主。该研究有助于提高对青藏高原东缘隆升变形机制的理解。     

狼山山前断裂的晚第四纪活动习性与古地震研究

中国的活动正断层主要发育在鄂尔多斯周边和高喜玛拉雅南部的正断层系这两大区域。高喜玛拉雅南部的正断层系由于自然条件恶劣,加上断裂发育地区人烟稀少,现实防震减灾需求不强烈,目前对该系统的研究程度并不高,仅有零星的工作,而且多以定性研究为主。鄂尔多斯块体东缘和南缘(山西地堑系和渭河盆地)由于位于黄土地区,严重的黄土覆盖大大加大了获取活动断裂定量数据的难度。鄂尔多斯块体西缘的银川—吉兰泰盆地由于人类长期活动干扰和古黄河严重的侧蚀作用,也导致获取活动断裂的定量数据非常困难。相比之下,鄂尔多斯北缘的河套盆地是活动正断层研究的理想地区。河套盆地北缘控盆断裂系自西向东由北东向狼山山前断裂、东西向色尔腾山山前断裂、乌拉山山前断裂和大青山山前断裂组成。相比之下,狼山山前断裂构造位置更为敏感、断裂地貌现象极其丰富、现实防震减灾需求强烈、研究也更为薄弱。因此,本研究将狼山山前断裂作为研究对象。目前的研究成果显示,对鄂尔多斯周边活动正断层的工作主要是定性的、描述性的研究,定量的研究工作较少。虽然后来也有学者从古地震学、断裂滑动速率等角度进行过一些定量研究,但并不成体系。而且对河套地区的活动正断层的研究,也多集中在大青山山前断裂和色尔腾山山前断裂,对狼山山前断裂涉及较少。受限于当时的技术手段,之前的定量研究工作大量基于热释光(TL)的结果。该方法对沉积物定年的不稳定性已经被学界公认。以北东走向长约160km,断裂地貌极其明显的狼山山前断裂为目标断裂,利用构造地貌学和活动构造学的研究手段,开展了断裂几何学、运动学、古地震学和构造地貌学的定量研究工作,并以此为基础,建立了狼山山前断裂的构造演化模型,对狼山山前断裂的地震危险性进行了分析,并针对获得的认识,对未来河套地区的活动构造研究指出了研究方向和目标,获得以下认识和新进展:(1)在地貌遥感解译及野外调查的基础上,认为狼山山前断裂是一条以正断活动为主的断裂,控制着鄂尔多斯西北缘的构造形态和地貌特征,并在活动性调查的基础上完善了断裂的几何结构,提出了断裂几何分段模型可以达巴图庙为界,分为南北两段,各断裂段性质存在一定的差异。断裂整体形迹简单,连贯性好,主要只发育一条主断裂,不发育大规模阶区;(2)以遥感解译、地貌调查及测年为基础,对山前发育的洪积地貌面进行了分期,认为狼山山前普遍发育有多期晚更新以来形成的洪积地貌面,并通过这些洪积地貌的断错特征定量研究,获得了断裂不同位置的垂直滑动速率,并发现断裂不同位置、不同时段的滑动速率存在明显的不均一性,可能反映了断层活动的不均一;(3)对狼山山前断裂地貌特征分析认为,在断裂开始活动前,狼山山前已经存在一些先成河流(冲沟),断裂的活动使河流(冲沟)的形态,特别是,陡峭指数发生了改变,而裂点的迁移和形成也可能是断裂活动及不同段落连通的结果;狼山山前断裂现今河道的陡峭指数很好地指示了狼山地区滑动速率分布的"M"形特征,与狼山山前断裂的几何学分段模型有非常好的吻合。这种分段模型可能代表了狼山山前断裂贯通前的分段样式。狼山山前断裂中段的分段点已经进入贯通阶段,北东端的活动性要明显强于西南端的活动性;(4)探槽古地震揭露的结果认为,自晚更新世晚期以来至少发生了5次地表破裂型古地震事件,由新到老依次为2.3~2.43ka BP(E1),4.41~3.06ka BP(E2),6.71~6.8ka BP(E3),7.6~9.81ka BP(E4)和19.7±4.2ka BP(E5),其中至少有3次地震事件E1,E3和E4发生了断裂全段破裂,估算震级为7.5~8级,同时提出狼山山前断裂可能是一条以不分段破裂为主要强震活动特征的断裂,其强震危险性应该引起足够的重视;(5)对比研究和区域综合分析认为,鄂尔多斯北缘存在强震活动的危险,但需要综合区域的主要断裂活动及深部构造特征,综合分析河套地区的强震危险性。     

山西霍山山前断裂冲沟S-A双对数图、凹曲指数与陡峭指数的构造响应特征

利用能够反映构造隆升作用与河流下切侵蚀作用之间关系的河流水力侵蚀模型,以小流域性的霍山山前断裂为实验区,基于高分辨率DEM数据,分析了64条横跨断裂发育的冲沟的S-A双对数图、凹曲指数(θ)与陡峭指数(logks);研究了它们对霍山山前断裂构造活动的响应特征:1)冲沟的S-A双对数图基本都呈现出明显的上凸特征,这是对断裂区域构造隆升速率大于河流下切侵蚀速率的直观响应;2)冲沟的凹曲指数θ值均0.35,平均值仅为0.223,远低于均衡河道的经验平均值(0.49),这是冲沟纵剖面下凹程度低的直接的量化表达,反映了冲沟的发育是很年轻的,而其原因主要是霍山山前断裂频繁而强烈的构造运动使冲沟没有足够的时间通过下切侵蚀作用来调整剖面形态;3)冲沟的陡峭指数logks值呈现出老爷顶一带最高,南北两侧较低,而且北部比南部高的分布特征;这在一定程度上指示了霍山山前断裂在老爷顶一带隆升速率最大,南北两侧较低,而且北部隆升速率比南部高。     

色尔腾山山前断裂东段与西段转折处构造演化特征

色尔腾山山前断裂位于鄂尔多斯块体西北角,控制着临河凹陷（河套盆地西部）的持续沉降。对色尔腾山山前断裂东段与西段转折处构造演化模式的研究,有助于提高对正断层演化规律和区域地震风险的认识。本文在研究区大比例尺活动断裂填图的基础上,通过对重点区域进行无人机微地貌的测量、探槽开挖、钻孔资料与第四纪测年等方法获取数据,并运用构造地质学、地貌学和沉积地层学等理论,综合探讨断层转折处的构造演化模式及地震危险性。通过研究认为,近东西走向的色尔腾山山前断裂西段与北西走向的东段间以三角状的转换斜坡相连。现今的转折点为应力的积累区,具有较高的地震风险。水平拉伸力的持续作用使断层不断向盆地一侧迁移,同时使断裂转折部位更加平滑。     

华山山前断裂中段全新世垂直活动速率的重新厘定

全新世以来,距今越近,华山山前断裂中段的垂直活动速率越大,甚至出现跳跃式的增长。重新梳理该断裂带40多处断层陡坎测量结果,发现这种不合理应与1556年华县8级地震有关。通过减掉1556年华县大地震的同震位移量,消除了这次大震的同震位移对活动速率计算值的放大作用,而且不同时期地貌陡坎的计算结果均表现出了很好的稳定性,说明这种处理是必要和有效的。最后,应用上述处理方法得到了华山山前断裂中段全新世以来较为可靠的平均垂直活动速率为(1.56±0.2)mm/a。     

祁连山—河西走廊黑河流域地貌特征及其构造意义

采用定量化的地貌因子研究区域构造活动及其演化已成为构造地貌学的一种常用手段。祁连山—河西走廊位于青藏高原东北部边缘,是高原向NE方向挤压扩展的前缘部位,该区河流水系的地貌发育过程记录了高原隆升与挤压扩展及其气候环境效应的重要信息。位于祁连山北部山前的黑河流域向N穿过河西走廊和北山地区,其河流地貌的发育与祁连山的构造隆升直接相关。基于诸多地貌因子(面积-高程积分、地貌信息熵以及河流纵剖面)的研究结果均显示黑河流域所涉及的祁连山东、西段的构造活动存在明显差异,具有西强东弱的特点,如西段流域的平均面积高程积分值(HI)为0.541而东段仅为0.4661;并且根据河流纵剖面分析得到的差异隆升值西段为754m,也远高于东段的219m;而降雨等气候因素则存在东强西弱的特点。综合对比分析发现,本区岩性与降水条件等对研究区地貌因子的影响有限;构造活动是地貌演化发育的主控因素,控制着该区现今的构造变形、地貌发育及其演化历史。     

灵丘盆地主要活动断裂和1626灵丘地震发震构造

灵丘盆地位于山西地堑系的东北部,曾于1626年发生7级地震.文中通过解译SPOT5影像、分析SRTM3数据和野外调查,对该盆地进行宏观的构造地貌分析和对比,结合探槽以及地质剖面确定主要活动断层的几何分布和最新活动特征,进而探讨灵丘地震的发震构造.结果显示:太白维山山前断裂大部分段落最新活动时代限于晚更新世晚期.NE向的水涧-落水河断裂灵丘县城以西段造成同级地貌面高差约6m,其中最新活动在地表残留高约1m的断层陡坎,县城及以东段无明显地貌表现;NW向的华山河断裂具有枢纽断层特征,在盆地北部断裂向西倾并造成华山河Ⅰ级阶地两侧约10m的高差,在盆地南部断裂向东倾,剖面和相关地貌揭示该断裂在南段为一条高角度的活动正走滑断裂;据此认为,1626年灵丘地震为水涧-落水河断裂西段和NW向的华山河断裂共轭作用的结果.     

太白维山山前断裂活动特征的初步研究

本文立足于大量的野外第一手资料，综合解剖了太白维山山前断裂的几何结构，并就其运动学特征进行了初步探讨。认为：太白维山山前断裂第四纪以来的活动表现为正断型，其几何结构和运动特征都有着相同的分段性。我们将其划分为三段，西段结构简单，晚更新世以来无明显活动；中段结构复杂，一直强烈活动；东段活动强度较低。晚更新世晚期以来断裂（中段）的平均滑动速率０．４ｍｍ／ａ，全新世以来达到０．６７ｍｍ／ａ，而且这种速率     

兰州马衔山北缘断裂带古地震初步研究

兰州马衔山北缘断裂带为一条全新世活动断裂 ,大致由 4条次级断裂段组成 .沿断裂带发现了多期古地震事件 ,其活动具有时空不均匀性 .其中东段的马衔山段可以确定 2次古地震事件 ,距今 5850± 50 0aB .P .,2 0 60± 42 0aB .P .,复发间隔约 380 0a ;震级 7～ 7.5级左右 .中段的七道梁段发现 2次古地震事件 ,距今 1 682 0± 80aB .P .,1 0 80 0± 1 40aB .P ..西段的雾宿山咸水沟段可以确定一次古地震事件 ,其年代为 1 2 45± 560aB .P .,结合史料考证结果 ,认为就是 1 1 2 5年兰州 7级地震 .从古地震活动年代及复发间隔分析 ,马衔山北缘断裂带未来的强震危险段应为东段的马衔山段和西段的雾宿山咸水沟段 .     

祁连山北缘玉门-北大河断裂晚第四纪活动特征

通过卫星影像解译、野外实地调查并结合前人研究成果,对位于祁连山北缘的玉门—北大河断裂晚第四纪构造活动特征进行研究。结果表明,玉门—北大河断裂为一条全新世活动的逆冲断裂,该断裂西起玉门青草湾,向东经老玉门市、大红泉止于骨头泉,全长约80km,整体走向NWW。根据断裂的几何结构及活动习性可将其分为三段:东段构造形态简单连续,为逆冲断层陡坎为主的古地震地表破裂带;中段结构复杂,由多条次级断层组成,以逆冲扩展为主;西段未出露地表而成为盲断裂-褶皱带。通过对断层陡坎差分GPS测量及相应地貌面年代测试,得到断裂晚更新世以来逆冲速率约为(0.73±0.09)mm/a。     

西南天山北东东走向断裂的晚第四纪活动特征及在天山构造变形中的作用

天山是远离板块边界的陆内造山带,特点是构造变形复杂强烈,强震多发。天山南北向的变形速率约为20mm/a,约为印度板块与欧亚板块汇聚速率的一半左右,这一变形量是如何被天山吸收的,天山的构造变形又是如何进行的,其构造样式如何?这些关键性问题目前仍存在较大的争论。天山地区主要发育有3组构造带,最显著的是位于南北两侧山前与山体近乎平行的逆断层—褶皱带,同时,在山体内部还发育有一系列NW向的右旋走滑断裂和NEE向的左旋走滑断裂,这些断裂共同控制了天山的新生代构造变形。目前,对于天山山前的逆断裂系统晚第四纪变形特征和滑动速率等方面研究非常丰富,对天山内部NW向的右旋走滑断裂晚第四纪活动特征也有一些定量数据,而对NEE向断裂晚第四纪以来的活动特征目前尚处空白状态。本文以迈丹断裂为切入点,通过对该断裂晚第四纪以来的运动学特征、滑动速率和古地震活动特征等资料的详细研究,获得西南天山地区NEE向断裂晚第四纪活动参数,同时,通过收集和补充调查天山其他主要活动断裂晚第四纪以来的运动特征,完善天山活动断裂几何学和运动学图像;结合已有研究资料、地震活动特征和GPS数据,研究天山内部不同方向、不同运动性质的断裂的活动特征,分析天山这些断裂在天山的构造变形中发挥了怎样的作用,在此基础上进一步研究天山地区的构造变形样式及其与地震的关系。本文得到的主要认识有:迈丹断裂东段控制的阿合奇谷地内发育有多级晚第四纪地貌面,利用光释光、10Be暴露年龄以及14C等方法对玉山古溪两岸的阶地年龄进行了限定,并与气候变化序列进行了比对,得到阶地的废弃形成发生在间冰期或者冰期—间冰期的转换阶段。玉山古溪T6阶地(~20ka)之前,河流平均下切速率与迈丹断裂的活动速率基本一致,表明晚更新世晚期之前,河流的下切与阶地的形成主要受迈丹断裂活动影响,是构造隆升导致的河流快速下切。~20ka之后河流的下切速率开始增大,至全新世中晚期,河流下切速率甚至达到~12mm/a,远远大于断裂的活动速率,表明晚更新世末期以来,河流的下切与阶地的形成主要受气候因素驱动。全新世以来河流下切速率的快速增大,很可能是由于全新世期间气候快速波动造成的。迈丹断裂是一条全新世活动断裂,该断裂晚第四纪以来,以逆冲兼左旋走滑为主,通过精细测量被断错的晚第四纪地貌面和年代学测定,得到断裂的逆冲滑动速率为(1.24±0.20)mm/a,左旋走滑速率为(1.74±0.61)mm/a。迈丹断裂晚第四纪期间发生过多期断错地表的古地震事件,古地震平均复发间隔为3370~4265a,断裂最新一次古地震事件发生在1.76ka之后。迈丹断裂是柯坪推覆构造的根部断裂,该断裂晚第四纪以来发生过多次断错地表的强震事件。古地震研究表明,推覆体前缘的柯坪断裂晚第四纪以来也发生过多期古地震事件,而且两条构造上古地震事件的发生年代很接近,尽管我们并不能确定迈丹断裂最新一次古地震事件是否与柯坪塔格断裂上的是否为同一次事件,但这一现象反映该地区地震破裂存在两种可能:(1)迈丹断裂与柯坪塔格断裂上最新一次古地震事件是同一次事件,这表明迈丹断裂与柯坪塔格断裂具有级联破裂的特征;(2)迈丹断裂上最新一次古地震事件与柯坪塔格断裂上的不是同一期事件,分别单独破裂,虽然两条断裂上的古地震事件不是同期破裂,但均发生在~1.7ka之后,时间间隔不长,表明柯坪推覆构造根部的迈丹断裂和前缘的柯坪塔格断裂之间可能存在相互的影响或关联,柯坪地区的强震活动具有丛集发生的特征。迈丹断裂晚第四纪活动的发现,表明西南天山柯坪推覆构造与天山其他地区的推覆构造变形模式不同,推覆体最前缘的柯坪断裂活动强烈,而根部断裂晚第四纪以来也有很强的活动,断裂的新活动并没有完全迁移到推覆体前缘的新生构造带上,这可能是一种无序或反序的构造变形模式。西南天山地区的左旋走滑运动主要发生在推覆体根部的迈丹断裂上,推覆体前缘的逆断裂—背斜以逆冲运动为主,没有明显的走滑运动。GPS资料表明,普昌断裂以西的地区,应变没有完全闭锁集中在根部的迈丹断裂上,一部分应变通过滑脱面传递到前缘的逆断裂-背斜带上;在柯坪推覆构造的东部地区,从根部的迈丹断裂至前缘的柯坪塔格断裂可能是一个孕震体系,震间的形变主要在推覆体根部的构造上闭锁,前缘构造基本没有明显变形,这可能是柯坪推覆构造东西两侧中小地震活动存在明显差异的主要原因。西南天山还发育有两条NEE走向的断裂,通过变形地貌测量与年代学测定得到那拉提断裂晚第四纪以来以左旋逆冲运动为主,断裂逆冲速率~2.1 mm/a,左旋走滑速率为~2.5mm/a;克敏断裂也是一条左旋走滑断裂,断裂的左旋走滑速率为~1.5mm/a。西南天山3条NEE向的断裂带吸收了~6mm/a的左旋走滑运动,与塔里木斜向俯冲造成的左旋走滑运动量基本一致,这表明塔里木斜向俯冲造成的左旋走滑运动在西南天山地区基本被分解吸收。西南天山地区吸收了塔里木向天山俯冲汇聚绝大部分的压缩速率和左旋剪切运动,挤压缩短在山体内部和山前的新生褶皱带上均有分配,左旋剪切则主要发生在天山内部高角度的边界断裂上,整个西南天山构成了一个大型的花状构造。在天山南北两侧,构造变形以逆断层为代表的地壳缩短和增厚为特征,而天山内部则为一个大型的剪切带,同时还具有明显的逆冲运动。天山地区主要存在两组走滑断裂,一是NEE向的左旋走滑构造,另一组是NW-NWW向的右旋走滑断裂,这两组断裂主要发育在天山内部,但这些断裂共同调节了山体内部的走滑剪切运动,山体内部高角度的走滑逆冲断裂与山前低倾角的逆冲断裂系共同组成了天山构造变形图像。天山地区的压缩变形主要分布在天山南北两侧的山前地区,而天山内部的活动断裂则具有明显的走滑分量,在剖面上,整个天山形成了一个大型的花状构造。尽管天山整体的构造变形为西强东弱,不同地区变形强度和幅度差异较大,但是天山南北和东西两侧的构造变形样式还是基本对称的。受塔里木块体向北的挤压作用,西南天山地区总体走向为NEE向,南天山东段整体则呈NWW走向,与塔里木与南天山的分界断裂在形态上构成一个"三角形"向北楔入。整个西南天山内部是一个大型的左旋剪切带,南天山东段整体为右旋走滑性质,塔里木和南天山之间的边界断裂以逆冲运动为主。在天山北部受到刚性准噶尔地块阻挡的作用下,北天山西段构造线整体NW-NWW向,而90°E以东的北天山地区构造线整体为NEE走向,与近东西走向的准噶尔与北天山的分界断裂在形态上构成一个倒"三角形"向南楔入。北天山西段右旋走滑性质的博—阿断裂和喀什河断裂所围限的楔形块体整体向西运动,北天山东段NEE向的左旋走滑断裂构成了倒"三角楔"的东边界,准噶尔与北天山的分界逆冲断裂带是"三角楔"的底界。在近南北向的挤压应力下,天山的构造变形整体以压缩变形为主,山体内部发育的一系列走滑构造带表明,天山在东西方向上还存在一定的侧向挤出,这些走滑断裂调节了天山不同地区压缩量的差异。地质数据和GPS资料均证实,天山地区逆冲运动量要明显大于走滑分量,山体内部走滑断裂所控制的块体虽然存在向东西两侧的侧向挤出,但与南北向最大达~18mm/a的压缩速率相比,变形速率不高,侧向挤出幅度有限。     

北天山中段微震活动检测及其活动性和孕震构造分析

北天山地震带地处中国大陆强震高发区, 孕震构造复杂, 近年来陆续发生了2016年呼图壁M_S6.2地震和2017年精河M_S6.6地震。 由于测震台网相对比较稀疏, 该区域微震监测能力较弱。 本文主要采用波形模板扫描法对北天山中段(43.5°N~44.5°N; 85°E~87.5°E)进行微震事件检测, 并反演精细的一维速度结构, 重新定位地震; 深入分析该区域的地震活动性和孕震构造特征。 经过微震检测, 得到该地区2014年1月至2018年9月期间57902个地震事件, 是原地震目录的10倍, 完备震级从1.2降至0.5。 结果显示, 北天山中段地震十分活跃, 主要分布在北天山山前霍尔果斯—玛纳斯—吐谷鲁背斜带南翼的浅部和南玛纳斯—齐古背斜带深部, 呼图壁地震震后地震活动性有增强的趋势。 研究期间沿背斜构造带走向地震分布不均, 霍尔果斯—玛纳斯—吐谷鲁背斜带西段地震活动多于东段, 南玛纳斯—齐古背斜带东段地震活动显著强于西段。 经过重定位, 发现研究区的地震事件主要发生在褶皱内部的“盲断层”上, 这些隐伏断裂与区域活动断裂和背斜构造共同组成的断层系孕育了北天山山前活跃的地震活动, 并可能成为未来强震的发震构造。