利用河流阶地限定活动褶皱的类型和生长机制:运动学模型

与生长地层类似,在活动褶皱生长发育过程中形成的河流阶地堆积、阶地面与褶皱陡坎记录了褶皱发育的详细过程,其基本几何结构主要受控于下伏褶皱生长的机制与类型。文中讨论了简单膝折带迁移(恒定翼间角)生长断弯褶皱与断展褶皱、翼旋转(恒定翼长)滑脱褶皱、膝折带迁移滑脱褶皱、膝折带迁移-翼旋转联合作用以及弧形弯曲枢纽膝折带迁移褶皱作用下河流阶地的几何结构以及阶地面与下伏基座岩层间的角度关系,提出了这几类褶皱生长与河流阶地相互关系的运动学模型,同时考虑了河流加积和下切侵蚀作用对河流阶地最终几何结构的影响。在这些模型中,变形河流阶地和褶皱陡坎的基本几何结构既具有相似之处,也有截然不同之处。因此,通过对河流阶地和褶皱陡坎的细致填图、测量和测年,不仅可推断其下伏活动褶皱的生长变形机制,而且可以估算褶皱的隆升速率和控制褶皱生长的断层的滑动速率     

托斯台逆断裂-褶皱带晚第四纪活动特征

托斯台逆断裂-褶皱带位于乌鲁木齐山前坳陷的西部,为近东西向展布的新生代逆断裂．背斜带。它主要由北单斜带、中部背斜带和南单斜带3个构造带组成,在各构造带均发育逆活动断裂。地震勘探资料显示,南单斜带与中部背斜带为滑脱体,逆断裂在深部沿滑脱面与清水河子深断裂相汇。研究表明,北单斜带与中部背斜带逆断裂断错了晚更新世堆积物,在晚更新世有显著的活动;南单斜带逆断裂断错了全新世堆积物,在全新世时期有最新活动。中部背斜带逆断裂晚更新世以来水平缩短速率为0．6～1．3mm／a;南单斜逆断裂全新世水平缩短速率为0．2～0．6mm／a。     

西南天山明尧勒背斜的第四纪滑脱褶皱作用

通过对明尧勒活动背斜喀浪勾律克河剖面生长前地层和翼部生长地层几何结构的填图以及变形河流阶地的系统测量,结合磁性地层及释光年代学研究,认为该背斜的滑脱褶皱作用起始于距今约1·6Ma,其总体几何结构形成于褶皱作用的早期,但其生长扩展并不完全遵从自相似性特征。持续的缩短作用部分被褶皱翼部陡倾膝折带的加长所吸收(由此导致背斜波幅的增加),另一部分可能是通过不同时期褶皱翼部不同膝折带组的旋转和迁移来实现的。明尧勒背斜的持续构造抬升是背斜区河流下切形成多级基座阶地的主因。晚第四纪褶皱的生长以背斜的垂直抬升为主,主要集中在北翼近核部,背斜宽度变化不大。背斜不同时期的抬升量和抬升速率均大于其缩短量和缩短速率,表明明尧勒背斜的变形以翼旋转为主(Pobletet al.,1996)。背斜自形成以来缩短速率和抬升速率均有减小的趋势     

西南天山柯坪塔格前缘断裂带东段晚第四纪活动特征

柯坪塔格前缘断裂东段是柯坪推覆构造系前缘的一条活动断裂,野外调查获得了其晚第四纪错断洪积扇、冲沟阶地面的证据,实测了变形地貌面上的断层陡坎,分析了断层的形变量,通过采样测年估算了断层的缩短速率。由7个观测点的断层陡坎剖面测量,计算了观测点处断层的水平缩短速率,结果表明,断裂弧顶部位的五道班、三间房以西及其大山口道班附近,断层错断了Ⅰ级和Ⅱ级洪积扇(阶地)。断层在这些地点最新活动强烈,水平缩短平均速率全新世以来为0·35~0·44mm/a,更新世晚期末以来为0·16~0·30mm/a,而在非弧顶部位的巴楚磷矿、三岔口以北及大山口北断层只错断了更新世晚期Ⅲ级洪积扇,且水平缩短速率较小,断层水平缩短平均速率更新世晚期以来为0·05~0·07mm/a     

新疆柴窝堡盆地南缘断层晚第四纪的最新活动和滑动速率

通过航、卫片解译和野外实地踏勘对新疆柴窝堡盆地南缘断层晚第四纪以来的活动特征及活动速率方面有了新的认识:研究认为该断层晚第四纪以来曾有过强烈的活动,断层最新活动在南台子断错乌鲁木齐河Ⅰ级阶地的全新世砂土卵砾石层,形成20～40 cm的垂直断距,在柴窝堡盆地盐湖以南断错冲沟河流Ⅱ级阶地的晚更新世砾石层,垂直断距大于9 m,初步估算晚更新世以来该断层的垂直活动速率为0.09 mm/a,引起的水平缩短速率为0.5 mm/a.作为柴窝堡盆地南缘断层分支的板房沟断层,其最新活动的证据是断错了乌鲁木齐河Ⅰ级阶全新世砾石层.     

帕米尔-天山对冲带明尧勒背斜西南倾伏端晚第四纪褶皱变形

褶皱在三维空间的生长包括横向缩短、垂向隆升和侧向扩展.沿褶皱走向不同位置这3个分量的比重是不同的:在背斜中段以缩短和隆升为主;靠近背斜端部,在缩短和隆升的同时也会发生强烈的侧向扩展.前人研究主要集中在褶皱中段,对端部这一相对独特的构造位置研究较少.那么褶皱端部是如何生长变形的,与褶皱中段有何不同,伴随褶皱生长同步变形的河流阶地具有怎样的发育特征?对帕米尔-天山对冲带明尧勒背斜西南倾伏端的研究表明,研究区内的4期河流阶地在垂直褶皱轴向上均发生了强烈反向掀斜,越老的阶地面掀斜角度越大,背斜在西南端的生长是以翼旋转机制进行的.据T2b,T3b,T4a的细颗粒石英光释光年龄及下伏基岩的磁性地层年龄可得46°等斜岩区在距今约0.35Ma、(93.9±18.7)ka、(82.6±16.5)ka和(19.4±2.9) ka时期旋转角度大致呈抛物线曲线函数递减,平均旋转速率依次为＞(0.13±0.01)°/ka、(0.08±0.02)°/ka、(0.05±0.01)°/ka和(0.04±0.01)°/ka,呈明显减小趋势,但该等斜岩区吸收的缩短速率大致保持恒定.河流阶地在发生掀斜和抬升变形的同时,也发生了向西的侧向扩展变形:由东向西,T3a和T4a阶地面上冲沟密度、宽度和下切深度明显减小,阶地拔河高度、陡坎高度和旋转角度也呈减小趋势,这些均反映了背斜向西的侧向扩展.据喀浪勾律克河谷和背斜西南剖面的磁性地层年代学结果,背斜向西侧向加长的速率恒定为16.0 ～ 16.8mm/a.     

帕米尔前缘逆冲推覆系活动断层和活动褶皱作用

帕米尔构造结是印度板块向欧亚大陆碰撞的两个突出支点之一,是中国大陆受板块动力作用最强烈、强震频发的地区之一,也是揭示青藏高原形成与演化历史的关键地区之一。晚新生代帕米尔构造结北部向北楔入推移了约300km,形成了一陆内深俯冲带和地震带,但对这一变形过程及方式至今未能很好的限定。沿76°E附近横跨帕米尔—天山的最新GPS测量     

帕米尔北缘木什背斜第四纪滑脱褶皱作用与北翼逆断裂的生长

发育在帕米尔弧形推覆构造带最前缘的木什活动背斜是一南缓北陡的第四纪滑脱褶皱,背斜的最小地壳缩短量为0.7km,构造隆升幅度可达1.5km.木什背斜北翼逆断层由一系列坡向北的反向断层陡坎组成,不同断坎间垂直位移分布呈现此消彼长的特征,不论是整个北翼逆断层西段还是单条断坎,其垂直位移均呈东高西低的不对称分布,位移梯度东高西...     

新疆阜康—吉木萨尔断层晚第四纪活动与变形特征的新认识

阜康—吉木萨尔断层是博格达山体与山前冲洪积平原的分界断层，全新世以来仍在活动，山前的冲洪积平原和河流低级阶地均发生了不同程度的拱曲变形，断层剖面揭示了该断层晚更新世末期有3次古地震事件。断层近地表后倾角变缓，地表的陡坎地形主要是由地层的拱曲变形形成的，反映了断层近地表位错的消减和分配规律。     

焉耆盆地北缘和静逆断裂-褶皱带第四纪变形

焉耆盆地是塔里木盆地东北缘天山山间的重要坳陷区,盆地北缘发育的和静逆断裂-褶皱带是一条现今活动强烈的逆断裂-褶皱带,对其第四纪以来缩短量和隆升量的计算有利于分析该区域的构造活动情况,对缩短速率和隆升速率的估计可以与天山造山带其他区域的活动速率进行横向对比,从而反映出焉耆盆地在天山晚新生代构造变形的作用。在深部资料不足的情况下,对背斜形态完整、构造样式简单的和静逆断裂-褶皱带,利用地表可获得的地层和断层产状,通过恢复褶皱几何形态,计算褶皱的缩短量、隆升量和断层滑动量,得到逆断裂-褶皱带早更新世晚期(1.8Ma)、中更新世(780ka)和晚更新世中期(80ka)以来的缩短量分别为1.79km、0.88km和26m,初步估计的缩短速率分别为0.99mm/a、1.13mm/a和0.33mm/a。显示和静逆断裂-褶皱带自开始形成以来构造活动强度并不一致。与地壳形变观测结果对比,作为南天山东段最主要的坳陷区,焉耆盆地吸收了这一区域(86°～88°E)的大部分地壳缩短,且主要表现为盆地北缘新生逆断裂-褶皱带的强烈变形。     

利用变形河流阶地限定帕米尔北缘木什背斜的缩短、隆升和侧向扩展

位于帕米尔前缘逆冲推覆体(Pamir Front Thrust,PFT)东端的木什滑脱背斜,是帕米尔弧形推覆构造带最前缘和最新的变形带。对地形横剖面、纵剖面和水系发育特征的分析表明,木什背斜总体上具有由西向东扩展生长的特征。在背斜核部及北翼发育数级开阔平坦的沿轴向展布的河流阶地,阶地可划分为4期。利用阶地堆积细颗粒石英光释光测年获得阶地面T2a、T3和T4的形成年龄分别为(15.8±2.40)ka、(55.1±10.3)ka、(131.4±23.9)ka。伴随背斜的生长扩展,河流阶地面发生了横向和纵向掀斜,并形成断层陡坎和褶皱陡坎。木什背斜晚第四纪的缩短和隆升主要是通过褶皱翼旋转机制进行的,估算其最小缩短速率为(1.6±0.3)mm/a,最小隆升速率为(1.9±0.3)mm/a。与此同时,沿轴向背斜发生了向东的侧向迁移和旋转。根据背斜垂直隆升与侧向扩展之间的关系,估算背斜在131～16ka期间向东的侧向迁移扩展速率较快,为 (14.6±3.6)mm/a; 自16ka至今,侧向迁移扩展速率迅速减小至(1.7±0.3)mm/a,背斜向东的迁移扩展可能已基本停止,而以侧向旋转为主。     

滑脱褶皱陡坎的变形特征和运动学模型:以帕米尔-南天山前陆地区明尧勒背斜为例

褶皱陡坎是褶皱变形过程中形成的地貌陡坎,是近期发现的一种不同于断层陡坎的构造作用形成的陡坎状地貌。在缺少地震反射剖面等深部资料时,利用褶皱陡坎可对活动褶皱的变形特征和生长演化历史进行限定,但迄今为止有关研究较少。位于帕米尔-南天山前陆地区的明尧勒背斜为第四纪活动的滑脱褶皱。在背斜南翼的河流阶地上发育了一系列褶皱陡坎:在T2和T3b阶地上,褶皱陡坎的高度/宽度/坡度分别为16m/40m/25°和20m/50m/26°,陡坎位置与下伏基岩中向斜枢纽位置对应。通过对这些褶皱陡坎的分析,得出:1)这些褶皱陡坎是滑脱褶皱通过膝折带迁移机制形成的。2)褶皱陡坎形成初期,陡坎高度、宽度和坡度逐渐增大;当陡坎宽度达到枢纽带宽度2倍时,陡坎坡度将达到最大值;之后尽管陡坎高度和宽度逐渐增大,其坡度将保持恒定。3)褶皱陡坎吸收的缩短增量与陡坎高度和下伏地层倾角间存在定量几何关系。根据T2阶地上褶皱陡坎的高度约16m和暴露年龄约8ka,估算T2阶地面暴露以来明尧勒背斜南翼的缩短速率为~1.3mm/a。在上述分析基础上,还对比总结了滑脱褶皱陡坎和断弯褶皱陡坎的异同点。     

安宁河断裂紫马跨一带晚第四纪地貌变形与断层位移速率

紫马跨一带是安宁河断裂北段晚第四纪断错地层地貌序列保存最好的地区,通过数字影像分析、全站仪实测和探槽开挖,对该地点断错现象进行细致研究,获得了晚全新世以来的左旋位移速率为6·2mm/a,垂直位移速率1·4mm/a;距今约10ka以来的平均左旋位移速率3·6~4·0mm/a,垂直位移速率约为1·1mm/a;距今约20ka以来的左旋位移速率为3·8~4·2mm/a,垂直位移速率最小为0·9mm/a。断层水平和垂直位移速率的比例约为4∶1。断层位移速率在时间分布上的变化与古地震研究的丛集复发特征有较好的一致性,反映断裂的活动强度存在强弱活动的交替现象