【摘要】：河西走廊前陸盆地是青藏高原變形的最前緣部位,對于理解高原現(xiàn)今的構(gòu)造變形至關(guān)重要。河西走廊盆地內(nèi)部及周緣發(fā)育多組活動斷裂,對于這些活動斷裂的運動速率已有相當多的研究。前人研究表明位于高原邊緣的祁連山北緣逆斷裂帶晚更新世以來的垂直滑動速率不超過1mm/a,但也有研究給出了2.8mm/a的垂直滑動速率。那么,到底祁連山北緣逆斷裂長周期滑動速率是多少?是否與短周期地質(zhì)滑動速率和GPS速率相一致?高原擴展構(gòu)造變形又是如何被河西走廊盆地和祁連山山前逆斷裂帶吸收的?為了探討這些問題,我們選取了祁連山北緣中段的佛洞廟-紅崖子斷裂進行研究,綜合應用地形剖面測量、光釋光定年、14C定年和宇宙成因核素測年等方法,試圖從更長時間尺度上(104a-105a)獲得斷裂的運動學速率。首先,根據(jù)研究區(qū)洪積扇發(fā)育程度、表面特征、水系發(fā)育、海拔高度等特征,將祁連山北緣中段的洪積扇劃分為4期。階地面的定年結(jié)果與全球、區(qū)域氣候曲線和氣候事件對比結(jié)果表明,祁連山北緣中段晚更新世以來發(fā)育的3期洪積扇(年代分別為190ka、38±7ka和15±3ka)形成于冰期-間冰期轉(zhuǎn)換階段或者間冰期階段,均屬于氣候成因。另外,基于斷裂的平面幾何形態(tài)及斷裂段落之間的構(gòu)造特征,大致以紅山村和馬營河為界,將佛洞廟-紅崖子斷裂分成東段、中段和西段;并在斷裂西段和中段選取了多個典型斷錯地貌點進行研究來獲得斷裂長時間尺度的運動學速率。斷裂西段洪水壩河河口識別出10級階地,其中河東岸T5階地及以上階地均被佛洞廟-紅崖子斷裂斷錯,T6至T9階地僅在斷裂上盤發(fā)育,可能與構(gòu)造差異性抬升有關(guān)。利用3~6m精度的SPOT-DEM數(shù)據(jù)提取跨斷層陡坎的地形剖面,經(jīng)階地埋藏校正后,T9、T7、T5階地上的斷層陡坎高分別為~236m、91~100m和17~20.5m;結(jié)合階地面的廢棄年代分別為~190ka、~43.77ka和~14.02ka,限定的斷裂垂直滑動速率分別為1.3±0.1mm/a、2.2±0.1mm/a和1.3±0.1mm/a,平均垂直滑動速率為~1.6mm/a。除此以外,a3c洪積扇上還發(fā)育1~3m和5~10m的斷層陡坎,其中一個3.2±0.5m斷層陡坎頂部地層中的14C樣品測試結(jié)果為11.43±0.185ka,限定的斷層垂直滑動速率為0.28±0.44mm/a。石羊W溝西岸發(fā)育3級階地均被斷層錯斷。T3階地上斷層陡坎高度為4.8±0.5m,沖溝西壁上可見白楊河組磚紅色泥巖夾砂巖逆沖到晚更新世礫石層之上,斷層兩盤基巖頂面垂直落差約5.7m。T3階地的廢棄年代為14.83±0.45ka,T3階地廢棄以來斷裂的垂直滑動速率為0.3±0.1mm/a。T2階地和T1階地斷錯高度均為1m,指示經(jīng)歷了相同的地震事件。豐樂河口發(fā)育5級階地(T4-T1-T0’階地由高到低),除最低兩級階地無法識別是否被斷層斷錯外,其余階地均被斷錯。由于斷層陡坎下盤被a3洪積扇物質(zhì)加積,且洪積扇的軸部位于現(xiàn)代河道附近,西側(cè)堆積的厚度要大于東側(cè),所以同一期階地上的斷層高度表現(xiàn)為東側(cè)陡坎高度更大。利用東岸T4階地陡坎高度53~62m,以及西岸深度剖面限定的階地廢棄年代為~41.44ka,計算得到T4階地廢棄以來斷裂最低垂直平均滑動速率為1.4±0.2mm/a。同樣T3階地的廢棄年代為16.33~22.2ka,18.5~21m斷層陡坎高度限定的T3階地面廢棄以來的斷裂最小垂直平均滑動速率為1.1±0.2mm/a。西岸T2階地頂部OSL和14C分別給出的階地面年代為7.3±0.4ka和6200~5995a BP,T2階地的高度為~5.4m,T2階地廢棄以來斷裂的垂直滑動速率為0.77±0.08mm/a。綜合以上研究成果,佛洞廟-紅崖子斷裂西段和中段長時間尺度上的垂直平均滑動速率分別為1.6±0.3mm/a和1.3±0.2mm/a,全新世以來的斷裂垂直滑動速率為~0.8mm/a。結(jié)合酒東盆地周緣斷裂的研究資料,盆地總體地殼縮短速率約占整個祁連山地塊縮短速率的20%。地殼縮短變形應該是本區(qū)地震活動性強烈的動力來源。沿祁連山走向的地形剖面顯示祁連山中段海拔最高,東段的冷龍嶺略低,可能指示了中段山體抬升速率最快。祁連山北緣斷裂帶晚更新世以來的平均垂直滑動速率展現(xiàn)出與地貌學研究所指示的祁連山山體抬升速率中間大兩端小一致的特點。祁連山北緣中段佛洞廟-紅崖子斷裂長時間尺度的斷裂垂直滑動速率要大于流域盆地的侵蝕速率以及巖石剝露速率,更可能指示了目前祁連山中段處于前均衡狀態(tài)。
【學位授予單位】：中國地震局地質(zhì)研究所
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P542.3;P315.2
【圖文】：

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本文編號：2798523