祁连山北缘佛洞庙—红崖子断裂晚第四纪活动速率

发布时间：2020-08-20 22:30

【摘要】：河西走廊前陆盆地是青藏高原变形的最前缘部位,对于理解高原现今的构造变形至关重要。河西走廊盆地内部及周缘发育多组活动断裂,对于这些活动断裂的运动速率已有相当多的研究。前人研究表明位于高原边缘的祁连山北缘逆断裂带晚更新世以来的垂直滑动速率不超过1mm/a,但也有研究给出了2.8mm/a的垂直滑动速率。那么,到底祁连山北缘逆断裂长周期滑动速率是多少?是否与短周期地质滑动速率和GPS速率相一致?高原扩展构造变形又是如何被河西走廊盆地和祁连山山前逆断裂带吸收的?为了探讨这些问题,我们选取了祁连山北缘中段的佛洞庙-红崖子断裂进行研究,综合应用地形剖面测量、光释光定年、14C定年和宇宙成因核素测年等方法,试图从更长时间尺度上(104a-105a)获得断裂的运动学速率。首先,根据研究区洪积扇发育程度、表面特征、水系发育、海拔高度等特征,将祁连山北缘中段的洪积扇划分为4期。阶地面的定年结果与全球、区域气候曲线和气候事件对比结果表明,祁连山北缘中段晚更新世以来发育的3期洪积扇(年代分别为190ka、38±7ka和15±3ka)形成于冰期-间冰期转换阶段或者间冰期阶段,均属于气候成因。另外,基于断裂的平面几何形态及断裂段落之间的构造特征,大致以红山村和马营河为界,将佛洞庙-红崖子断裂分成东段、中段和西段;并在断裂西段和中段选取了多个典型断错地貌点进行研究来获得断裂长时间尺度的运动学速率。断裂西段洪水坝河河口识别出10级阶地,其中河东岸T5阶地及以上阶地均被佛洞庙-红崖子断裂断错,T6至T9阶地仅在断裂上盘发育,可能与构造差异性抬升有关。利用3~6m精度的SPOT-DEM数据提取跨断层陡坎的地形剖面,经阶地埋藏校正后,T9、T7、T5阶地上的断层陡坎高分别为~236m、91~100m和17~20.5m;结合阶地面的废弃年代分别为~190ka、~43.77ka和~14.02ka,限定的断裂垂直滑动速率分别为1.3±0.1mm/a、2.2±0.1mm/a和1.3±0.1mm/a,平均垂直滑动速率为~1.6mm/a。除此以外,a3c洪积扇上还发育1~3m和5~10m的断层陡坎,其中一个3.2±0.5m断层陡坎顶部地层中的14C样品测试结果为11.43±0.185ka,限定的断层垂直滑动速率为0.28±0.44mm/a。石羊W沟西岸发育3级阶地均被断层错断。T3阶地上断层陡坎高度为4.8±0.5m,冲沟西壁上可见白杨河组砖红色泥岩夹砂岩逆冲到晚更新世砾石层之上,断层两盘基岩顶面垂直落差约5.7m。T3阶地的废弃年代为14.83±0.45ka,T3阶地废弃以来断裂的垂直滑动速率为0.3±0.1mm/a。T2阶地和T1阶地断错高度均为1m,指示经历了相同的地震事件。丰乐河口发育5级阶地(T4-T1-T0’阶地由高到低),除最低两级阶地无法识别是否被断层断错外,其余阶地均被断错。由于断层陡坎下盘被a3洪积扇物质加积,且洪积扇的轴部位于现代河道附近,西侧堆积的厚度要大于东侧,所以同一期阶地上的断层高度表现为东侧陡坎高度更大。利用东岸T4阶地陡坎高度53~62m,以及西岸深度剖面限定的阶地废弃年代为~41.44ka,计算得到T4阶地废弃以来断裂最低垂直平均滑动速率为1.4±0.2mm/a。同样T3阶地的废弃年代为16.33~22.2ka,18.5~21m断层陡坎高度限定的T3阶地面废弃以来的断裂最小垂直平均滑动速率为1.1±0.2mm/a。西岸T2阶地顶部OSL和14C分别给出的阶地面年代为7.3±0.4ka和6200~5995a BP,T2阶地的高度为~5.4m,T2阶地废弃以来断裂的垂直滑动速率为0.77±0.08mm/a。综合以上研究成果,佛洞庙-红崖子断裂西段和中段长时间尺度上的垂直平均滑动速率分别为1.6±0.3mm/a和1.3±0.2mm/a,全新世以来的断裂垂直滑动速率为~0.8mm/a。结合酒东盆地周缘断裂的研究资料,盆地总体地壳缩短速率约占整个祁连山地块缩短速率的20%。地壳缩短变形应该是本区地震活动性强烈的动力来源。沿祁连山走向的地形剖面显示祁连山中段海拔最高,东段的冷龙岭略低,可能指示了中段山体抬升速率最快。祁连山北缘断裂带晚更新世以来的平均垂直滑动速率展现出与地貌学研究所指示的祁连山山体抬升速率中间大两端小一致的特点。祁连山北缘中段佛洞庙-红崖子断裂长时间尺度的断裂垂直滑动速率要大于流域盆地的侵蚀速率以及岩石剥露速率,更可能指示了目前祁连山中段处于前均衡状态。
【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】：P542.3;P315.2
【图文】：

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本文编号：2798523