冷龙岭断裂全新世滑动速率与发震能力研究

发布时间：2017-08-16 23:27

  本文关键词：冷龙岭断裂全新世滑动速率与发震能力研究

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【摘要】：青藏高原及其周缘大规模构造形变的机制、走滑运动和地壳增厚在吸收调节板块会聚中的相对重要性以及断裂和局部剪切带所调节的应变比例一直存在争议。高原内部及其周缘主要活动走滑断裂的滑动速率可以为理解大陆形变动力学提供运动学约束,精确确定的滑动速率是修正青藏高原动力学模型必不可少的基础资料。断裂滑动速率代表断裂长期和平均活动水平,反映断裂上应变能累计的速率,确定断裂滑动速率有助于更好地认识该断裂的活动习性和地震危险性。冷龙岭断裂是青藏高原东北缘一条重要的左旋走滑断裂,与托莱山断裂、金强河断裂、毛毛山断裂、老虎山断裂、海原断裂等一起组成祁连-海原断裂带。断裂活动性研究程度较低,断裂的滑动速率仍然存在较大争议,被限定在~3-24mm/a一个较为宽泛的范围内。2016年1月21日冷龙岭断裂北侧发生MS6.4级地震,断裂的发震能力以及断裂与门源MS6.4级地震的构造关系目前尚不明确。本文通过高分辨率遥感卫星影像解译,对冷龙岭断裂进行了野外地质地貌填图,勾画了断裂几何展布;野外与遥感卫星影像测量和探槽开挖揭示了断裂地质地貌断错特征;选取青海省门源县他里花沟上游走滑断裂断错地貌现象较为典型的牛头沟地区(37.4402°N,102.0940°E)和柴陇地区(37.4473°N,102.0630°E)作为研究对象,通过对断错地貌面位移量和废弃年代的测定重新厘定了断裂全新世滑动速率;利用断裂活动性的定量参数评估了断裂发震能力;结合震中及其邻近地区断裂的活动性和发震能力以及地震数据资料,综合分析了2016年1月21日门源MS6.4级地震发生的构造环境。上述研究取得以下主要认识和结论:(1)冷龙岭断裂全新世活动明显,断错地貌丰富,在老虎沟区段、讨拉沟区段、他里花沟柴陇区段、牛头沟区段、以及楚马源区段表现为清晰的地震破裂带,从对现今沟床断错的同步性可以推断,断裂最新一次事件地表破裂带长度至少在80km以上。沿断裂上述区段由西向东获得断裂最新一次事件同震位移量为2.9±0.3m,7.1±0.5m,7.9±1.1m,5.7±0.5m,2.5±0.4m,在老虎沟区段和讨拉沟区段测得小冲沟累计位移量分别为5.7±0.5m和14.1±0.9m,两地区累计位移量与同震位移量均呈现较好的倍数关系,断裂可能表现为特征滑动行为,地震震级为MW7.3~7.5;探槽剖面中揭示断裂倾角较陡,倾向北北东,构造样式上表现为花状构造,除了现今土壤层,断裂已经断错到形成年代为1815-1065 a BP的近地表层位。(2)冷龙岭断裂全新世以来左旋滑动速率为6.4±0.7mm/a,该滑动速率介于前人采用地质方法获得的结果中间,也在InSAR得到的滑动速率4.2-8mm/a范围内,但比GPS速率(4.0±1.0mm/a)稍大。祁连-海原断裂带弧形分布的晚第四纪滑动速率在冷龙岭地区达到最大,青藏高原东北缘在该地区最强烈的隆升也从一个侧面证实了冷龙岭断裂在调节青藏高原相对于戈壁-阿拉善地块向东运动方面所处的重要地位。(3)2016年1月21日门源MS6.4级地震发生在冷龙岭断裂北侧。此次地震邻近冷龙岭断裂发生,震中距祁连山北缘断裂带民乐-大马营断裂和皇城-双塔断裂较远,地震破裂面近北西向,与两条断裂的走向呈一定角度相交。但震源机制解显示此次地震为逆冲型地震,与冷龙岭断裂逆-走滑运动性质、全新世活动特征和发震能力存在较大差异。冷龙岭北侧断裂是冷龙岭断裂西北端一条伴生断裂,受到冷龙岭断裂左旋剪切在端部的构造推挤作用,相应发生弯曲,产生向外的构造旋转作用,偏离优势破裂方位,活动性相应减弱,现今已演化为不活动或者活动不明显的逆断裂,与断裂整体呈北东向微突出的弧形形态和晚第四纪以来没有活动的地质地貌迹象相协调,但此类断裂可以发生中强地震。断裂几何学特征和运动性质与震源机制解揭示的断层节面2和运动性质以及余震和地震烈度的分布特征较为吻合。冷龙岭北侧断裂作为门源MS6.4级地震发震构造较为恰当。冷龙岭北侧断裂此次的逆冲运动也为冷龙岭断裂下一次的运动腾出空间。在冷龙岭北侧断裂历史演化过程中,冷龙岭断裂和冷龙岭北侧断裂对局部地形地貌产生构造抬升作用。
【关键词】：冷龙岭断裂 冷龙岭北侧断裂 祁连-海原断裂带 青藏高原东北缘 滑动速率 全新世 门源MS6.4级地震 发震构造 构造环境
【学位授予单位】：中国地震局地质研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P315.2
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 前言11-17
• 1.1 选题依据和拟解决的科学问题11-13
• 1.2 研究思路和主要工作量13-15
• 1.2.1 论文的研究思路13-14
• 1.2.2 论文完成的主要工作量14-15
• 1.3 研究成果和创新点15
• 1.4 研究内容15-17
• 第二章 区域地质构造背景17-22
• 2.1 青藏高原东北缘晚第四纪构造变形特征17-18
• 2.2 祁连-海原断裂带研究现状18-20
• 2.3 冷龙岭断裂地质概况20-22
• 第三章 断裂几何展布与地质地貌断错特征22-37
• 3.1 老虎沟区段22-23
• 3.2 讨拉沟区段23-28
• 3.3 他里花沟柴陇区段28-30
• 3.4 牛头沟区段30-33
• 3.5 楚马源区段33-35
• 3.6 小结35-37
• 第四章 断裂滑动速率确定37-56
• 4.1 滑动速率确定方法38-44
• 4.1.1 阶地陡坎的上下阶地定年39-40
• 4.1.2 阶地陡坎的相关沉积物堆积时代40-42
• 4.1.3 阶地陡坎的退化模拟定年42-43
• 4.1.4 断裂上下游阶地陡坎的穿时性43
• 4.1.5 小结43-44
• 4.2 牛头沟地区44-50
• 4.2.1 位错演化模式分析44
• 4.2.2 位错量恢复测量44-47
• 4.2.3 位错开始的时间约束47-49
• 4.2.4 滑动速率估算49-50
• 4.3 柴陇地区50-56
• 4.3.1 位错演化模式分析50-51
• 4.3.2 位错量恢复测量51
• 4.3.3 位错开始的时间约束51-54
• 4.3.4 滑动速率估算54-56
• 第五章 冷龙岭断裂在青藏高原东北缘应变分配中的作用56-59
• 5.1 气候对地貌演化的影响56
• 5.2 与本地区同类研究结果的比较分析56-57
• 5.3 地质速率与GPS速率对比分析57-58
• 5.4 祁连-海原断裂带滑动速率分布特征58-59
• 第六章 2016年1月21日青海门源MS6.4级地震发生的构造环境59-72
• 6.1 门源MS6.4级地震概况59-60
• 6.2 区域地震构造背景60-64
• 6.2.1 主要活动断裂60-63
• 6.2.2 区域动力学背景63-64
• 6.3 震中及邻近地区断裂活动性与发震能力64-67
• 6.3.1 冷龙岭断裂64-65
• 6.3.2 冷龙岭北侧断裂65-67
• 6.4 门源MS6.4级地震发震构造讨论67-71
• 6.4.1 发震构造67-69
• 6.4.2 冷龙岭断裂与冷龙岭北侧断裂构造作用69-71
• 6.5 结论71-72
• 第七章 初步认识及存在的问题72-74
• 7.1 初步认识72-73
• 7.2 存在的问题及下一步工作73-74
• 参考文献74-79
• 致谢79-81
• 作者简介81

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本文编号：686102