構(gòu)造與氣候共同作用下天山北麓中更新世以來構(gòu)造地貌演化過程

發(fā)布時間：2020-10-13 16:22

　　強烈的縮短構(gòu)造變形使天山北麓地殼掀斜抬升，大規(guī)模的洪積礫石層和黃土堆積增加了地表高程，干旱化條件下局限在狹谷河道的下切使山麓地表總體保持穩(wěn)定，在不同時間尺度上的構(gòu)造變形與氣候變化的共同作用下，天山得以向北擴展，繼續(xù)著造山過程。天山北麓地殼有兩種垂直方向上的變形方式，一是準(zhǔn)噶爾南緣斷裂帶的逆沖推擠，二是巖層沿底部滑脫面向北運動，同時發(fā)生逆斷裂和褶皺；由此天山北麓地殼自南向北掀斜抬升。在近東西向的水平方向上，第一排逆斷裂‐褶皺帶的清水河‐石梯子斷裂仍在向西擴展，在地表上形成隆起；第二排逆斷裂‐褶皺帶的霍爾果斯褶皺、瑪納斯褶皺、吐谷魯褶皺由中部開始，逐步向兩側(cè)擴展，最終連接成統(tǒng)一的褶皺隆起；第三排逆斷裂‐褶皺帶的獨山子褶皺、哈拉安德褶皺、安集海褶皺也是由中部開始向兩側(cè)擴展，形成了三個孤立的褶皺隆起。由于準(zhǔn)噶爾盆地地殼沿南東方向上向天山地殼的斜向俯沖和多層次消減，造成天山北麓地殼淺部巖層以褶皺和逆斷裂的形式沿北西方向擴展。上游匯水盆地和下游洪積扇是一個耦合系統(tǒng)，中更新世以來，冰川剝蝕形成的大量松散物質(zhì)貯積在山間，當(dāng)遇到間冰期、間冰段、高溫大降水等暖濕時期，山間松散物質(zhì)搬運至主河道，并逐步搬運到山麓，形成洪積扇，組成了山麓堆積。由于中更新世以來持續(xù)的干旱化，坡麓地表徑流小，剝蝕輕微，河流下切局限在狹谷式的深切河道中時行，侵蝕只占坡麓地表面積的10%，總體上地表比較穩(wěn)定。天山北麓被逆斷裂和褶皺隆起分隔為分隔盆地，一方面，各個分隔盆地面以階梯式整體掀斜抬升；另一方面，變形隆起在分隔盆地前緣形成阻擋，使碎屑物質(zhì)容易在分隔盆地中堆積下來，增加了盆地面的高度；由于地表剝蝕輕微，抬升和加積增高全部轉(zhuǎn)換為地表隆起。隨著地殼縮短，山前的構(gòu)造隆起逐步縮短與天山之間的距離并與天山拼貼在一起，成為天山的一部分；同時由于構(gòu)造隆起的向北擴展，準(zhǔn)噶爾盆地南緣自南向北逐漸隆起成為山脈的一部分，天山得以向北擴展。天山北麓奎屯河的河流下切表明，河流下切是長時間尺度上的構(gòu)造變形和干旱化，以及短時間尺度上的濕潤氣候變化共同作用的結(jié)果。長時間尺度上的構(gòu)造變形為河流下切提供了坡度，而短時間尺度上的氣候變化為河流下切提供了額外的水動力。末次冰期期間始于～30ka的高溫大降水，水動力增強，山間物質(zhì)被搬運到山前形成洪積扇，而后河流供給物減少，水動力主要用來下切河床，洪積扇被下切形成T3階地。全新世早期～11ka是末次冰期之后的高溫降水期，松散物質(zhì)從奎屯河沖出來堆積在T2階地的基座上，而后松散物質(zhì)供給減少，在～10ka開始下切形成T2階地。全新世以來，在越來越干旱的背景下，地表徑流減小，松散物質(zhì)難以搬運到下游，水動力幾乎全部用來侵蝕河床，河流下切更為強烈；濕潤期到來時，少量松散物質(zhì)搬運到下游堆積下來，濕潤期結(jié)束后，地表徑流減小，河流中沒有充足的松散物質(zhì)，河床減小寬度以增強水動力，再次開始下切；因此，全新世以來天山北麓加劇的干旱化是河流強烈下切的主要原因。另外，天山北麓的逆斷裂和褶皺變形為河床提供了額外的坡度，為水動力的多次下切提供了坡度條件，在褶皺變形部位形成了多級階地。
【學(xué)位單位】：中國地震局地質(zhì)研究所
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類】：P931.2
【部分圖文】：

逆斷裂,褶皺,天山北麓,褶皺帶

10 圖 1.2 天山北麓逆斷裂‐褶皺帶，A 逆斷裂和地震，B 逆斷裂、褶皺和隆起。主要逆斷裂：BAF 博阿斷裂，SZF 準(zhǔn)噶爾南緣斷裂，QSF 清水河‐石梯子斷裂，BTF博爾通谷斷裂，HMTF 霍爾果斯‐瑪納斯‐吐谷魯斷裂，DAF 獨山子‐安集海河斷裂。主要褶皺及隆起：Ⅰ齊古褶皺，Ⅱ‐1 南安集海褶皺，Ⅱ‐2 霍爾果斯褶皺，Ⅱ‐3 瑪納斯褶皺，Ⅱ‐4 吐谷魯褶皺，Ⅲ‐1 獨山子褶皺，Ⅲ‐2 哈拉安德褶皺，Ⅲ‐3 安集海褶皺，UX 烏蘇隆起，UT 托斯臺隆起

展布,谷地

進行了遙感解譯，該段斷裂的總體展布和遙感解譯分區(qū)圖如圖1.3 所示。斷裂西段以右旋走滑為主要特征，西側(cè)為隆起的臺地和山脈，東側(cè)為湖泊和洼地。阿拉湖西側(cè)，斷裂東側(cè)，山前晚更新世沖、洪積扇規(guī)模較大，形成山前傾斜平原；沿斷裂形成向NW方向敞開的楔形谷地，沿楔形谷地，NW 端寬，SE 端窄，斷層西盤為上盤，東盤為下盤，上下盤之間的高程差向 SE 方向逐漸減小，在 SE 端部，斷層下盤已經(jīng)略高于斷層上盤；這種由斷層形成的楔形谷地，表明斷層是一條傾滑斷層，右旋走滑的同時，上盤逆沖，既有右旋效應(yīng)，又有逆沖效應(yīng)，逆沖效應(yīng)使得上下盤之間的高差較大，走滑的端部效應(yīng)使得下盤的 SE 端高于上盤，并在 NW 端形成較寬的谷地；穿過楔形谷地 NW 端的河流被右旋位錯 278m

右旋走滑,晚更新世以來,湖西,展布