發(fā)布時間：2018-01-22 17:57

  本文關(guān)鍵詞： 東天山東段 堿泉子-托萊泉斷裂 巴里坤盆地南緣斷裂 哈爾尼克山中央斷裂 伊吾盆地南緣斷裂 哈密盆地北緣斷裂 古地震事件 滑動速率 構(gòu)造轉(zhuǎn)換　出處：《中國地震局地質(zhì)研究所》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：中亞地區(qū)是研究陸內(nèi)變形的極好的地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室,對理解陸內(nèi)變形機(jī)制影響深遠(yuǎn)。天山原本是晚古生代形成的古老造山帶,新生代以來印度歐亞大陸的碰撞的遠(yuǎn)程效應(yīng)造成其復(fù)活,重新開始隆升。天山作為典型的大陸內(nèi)部擠壓造山帶,其變形主要集中于山前逆沖斷層和大型走滑斷層上,縮短變形是晚第四紀(jì)以來構(gòu)造變形的主要吸收方式。自西向東,GPS速度場和活動構(gòu)造研究都證實(shí)天山縮短縮率逐漸變小,由喀什一帶的西南天山的20mm/a漸變?yōu)闁|天山一帶的微乎其微,暗示現(xiàn)今東天山和西天山、西南天山變形機(jī)制的不一致性。一直以來,西天山和西南天山活動構(gòu)造研究都是研究熱點(diǎn),但對于東天山的研究,尤其是活動構(gòu)造和新構(gòu)造方面的研究,卻很少有人關(guān)注,研究程度很低。東天山山鏈地理上自西向東包含博格達(dá)山、巴里坤山和哈爾尼克山,北接阿爾泰構(gòu)造帶,東接戈壁阿爾泰構(gòu)造帶,是阿爾泰、戈壁阿爾泰和天山的構(gòu)造交匯區(qū)。更具體的說,它也是阿爾泰WNW和NNW方向的右旋構(gòu)造和戈壁-阿爾泰NE~E方向的左旋構(gòu)造體系的交匯轉(zhuǎn)換區(qū)域。東天山一帶的晚第四紀(jì)變形特征,也就是晚第四紀(jì)以來變形模式,目前的認(rèn)識并不清楚。東天山以西的天山主要以塊體的縮短變形來吸收印歐板塊的匯聚量,東天山以北的阿爾泰和以東的戈壁阿爾泰區(qū)域的構(gòu)造變形機(jī)制卻是以走滑和塊體旋轉(zhuǎn)為主,那么位于這個轉(zhuǎn)換部位的東天山東段的構(gòu)造變形機(jī)制是什么?東天山東段是否與阿爾泰和戈壁阿爾泰一樣,晚第四紀(jì)以來發(fā)育有明顯的走滑變形?解決這兩個問題,首先要回答東天山東段幾條主要斷裂帶的活動性質(zhì)如何,這些斷裂帶與東天山歷史上1842年和1914兩次71/2級歷史地震的關(guān)系如何,其大地震活動周期又是多少,這些地震活躍度所反映的構(gòu)造動力機(jī)制又是什么?再者,如果存在走滑變形,那么它與擠壓縮短變形的關(guān)系又如何,兩者在是如何進(jìn)行耦合來調(diào)節(jié)巴里坤盆地和東天山東段山鏈的演化?解決這些問題,不僅能為東天山東段區(qū)域內(nèi)的斷裂系統(tǒng)的地震危險性評價提供定量資料,更有助于理解東天山東段現(xiàn)今變形機(jī)制和東天山構(gòu)造域與阿爾泰、戈壁-阿爾泰構(gòu)造之間變形轉(zhuǎn)換的機(jī)制。本論文在分析整理前人資料的基礎(chǔ)上,通過高分辨率衛(wèi)星影像解譯,進(jìn)行了詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查,確定了東天山東段幾條主要斷裂的平面幾何展布特征;調(diào)查了1842年和1914兩次71/2級歷史地震的地表破裂帶展布;在幾條斷裂的重要段落上進(jìn)行了探槽開挖,同震位移測定和地貌測量等工作,分析了斷裂的破裂行為;利用14c和光釋光測年,恢復(fù)了斷裂晚更新世以來的破裂歷史,同時結(jié)合10be暴露地貌面測年技術(shù),對斷裂晚更新世以來的滑動速率進(jìn)行了計算。最后通過活動構(gòu)造滑動速率和gps速度場綜合分析了東天山東段走滑變形和擠壓縮短變形的耦合機(jī)制,給出了區(qū)域內(nèi)初步的變形模式。通過上述研究,本文的主要認(rèn)識如下所述:1)博格達(dá)山前東緣的堿泉子-托萊泉斷裂走向近ew,與區(qū)域主壓應(yīng)力呈銳角,發(fā)育明顯的左旋走滑運(yùn)動,沿斷裂發(fā)育多個拉分盆地。地貌測量顯示斷層有~4m左右的最小位移。斷裂帶最東段通過托萊泉拉分盆地與巴里坤山相連接,盆地南側(cè)長邊界長約7km,南北寬約4.5km,長寬比約1.55,遠(yuǎn)低于3的成熟拉分盆地比值,顯示盆地仍在不斷發(fā)育中。盆地內(nèi)qp2沖積扇被位錯1.2~1.5km,認(rèn)為斷裂帶的累積位移粗略估計斷裂qp2以來滑動速率為1.5~2.3mm/a。2)堿泉子-托萊泉斷裂進(jìn)入巴里坤山之后沿巴里坤山南北麓分為南北兩支,北支為巴里坤盆地南緣斷裂。斷裂西段走向近ew,左旋走滑特征明顯,雄庫爾附近發(fā)育長約15km的地表破裂帶,確定其為1842年71/2歷史地震破裂帶。在雄庫爾開挖的探槽研究揭露了最新的四次古地震事件,距今時間最長的一次事件(事件4)則發(fā)生在4663bc~3839bc,表明斷裂4663bc以來至少經(jīng)歷了4次活動,4663bc~3839bc以來事件的平均復(fù)發(fā)間隔為1420~1626年,斷裂活動遵循準(zhǔn)周期規(guī)律。沿雄庫爾地表破裂帶的沖溝左旋位錯調(diào)查和統(tǒng)計表明斷裂活動遵循特征滑動模型,斷裂每次活動會在地表造成~4m的位錯,實(shí)測的~16米累積位錯很可能代表了沖溝自形成以來被累積位錯了4次。據(jù)此得到巴里坤盆地南緣斷裂西段全新世的平均左旋走滑速率2.4~2.8mm/年,該值與托萊泉拉分盆地中的初步估計值1.5~2.3mm/年十分接近。由于斷裂走向與區(qū)域主壓地應(yīng)力角度的變化,斷裂在雄庫爾以西洛包泉一帶的活動特征開始發(fā)生轉(zhuǎn)變,逆沖運(yùn)動分量的出現(xiàn)使得斷裂具有花狀結(jié)構(gòu),北側(cè)前緣分支斷裂以逆沖運(yùn)動為主,在地表形成約8m的陡坎,南側(cè)靠近山麓的主斷裂仍然以左旋運(yùn)動為主。3)巴里坤盆地南緣斷裂東段走向nw,與區(qū)域主壓應(yīng)力垂直,其近地表運(yùn)動以低角度逆沖為主。在紅山段開挖的探槽揭露出斷裂的最新三次事件,結(jié)合14c測年數(shù)據(jù),研究發(fā)現(xiàn)斷層自9710±40bp以來至少有一次古地震事件,古地震的平均最小復(fù)發(fā)周期為3355±40年。作者通過古地震事件分析和斷層平衡剖面恢復(fù)得到了斷層的平均垂直位錯量為1.6±0.1m,而平均縮短量為1.7±0.4m,兩者之比接近1,與探槽中的主斷層傾角的正切值十分接近。據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)得到斷層的最小隆升速率為0.15~0.17mm/a,最小縮短速率為0.13~0.22mm/a。4)巴里坤盆地南緣斷裂東沿進(jìn)入哈爾尼克山,稱之為哈爾尼克山中央斷裂。與巴里坤盆地南緣斷裂東段相比,此段斷裂與區(qū)域主壓地應(yīng)力的交角變小,左旋走滑運(yùn)動分量明顯,在黨參溝-白楊溝一帶的地貌分析認(rèn)為該段斷裂的累積左旋位移量約1km。在伊吾盆地南緣斷裂上發(fā)育長約10km的地表破裂帶,位錯了最新的河漫灘堆積,確定其為1914年71/2歷史地震破裂帶。5)堿泉子-托萊泉斷裂分叉后的南支為哈密盆地北緣斷裂,展布在巴里坤山南麓,近nw方向延伸約200km,主要表現(xiàn)為逆沖運(yùn)動。斷裂在德外里-四道溝一帶的活動痕跡最為明顯,在德外里的t2地貌面上開挖的探槽顯示斷裂展現(xiàn)出一種典型的低角度逆斷層的特征,近地表的斷層傾角約30°。結(jié)合osl測年數(shù)據(jù),得到斷裂上大地震平均活動周期為5.6±1.3~9.5±1.1ka。綜合探槽地層分析和探槽a、b中的古土壤層沉積年齡數(shù)據(jù),研究得到斷裂的~20ka以來的長期最小垂直活動速率為0.08~0.13mm/a。依據(jù)t2地貌的暴露年齡和t2地貌面上的斷層陡坎高度(5.3~8.2m),研究得到~50ka以來斷層的長期垂直活動速率為0.10~0.18mm/a,取探槽中活動斷層的平均傾角30°,得到斷層50ka以來的縮短速率為0.17~0.31mm/a。6)從具體的角度來說,東天山東段各條斷裂的活動特征與斷裂走向和區(qū)域主壓應(yīng)力之間的夾角有關(guān),當(dāng)交角為銳角時展示走滑運(yùn)動,當(dāng)兩者互相垂直時,以逆沖運(yùn)動為主。同時發(fā)育的走滑變形和擠壓縮短變形顯示東天山東段具有轉(zhuǎn)換擠壓的性質(zhì),兩者耦合在轉(zhuǎn)換擠壓造山過程之中。走滑速率(2.4~2.8mm/a)遠(yuǎn)大于擠壓縮短變形速率,暗示東天山東段現(xiàn)今變形過程中走滑構(gòu)造至少具有和擠壓縮短構(gòu)造同樣的構(gòu)造地位,山脈根部的擠壓縮短變形不是東天山東段唯一的變形機(jī)制,走滑構(gòu)造的側(cè)向調(diào)整也是重要機(jī)制之一。東天山東段通過戈壁天山斷裂系(gtsfs)與外蒙古戈壁-阿爾泰構(gòu)造域相連,走滑構(gòu)造的側(cè)向調(diào)整可能通過此斷裂系向東傳遞變形。東天山東段的走滑變形速率與戈壁-阿爾泰內(nèi)部的走滑速率相比,有~1mm/a的虧損,這些變形可能在沿GTSFS傳遞的過程中被隆升和縮短變形所吸收分解。
[Abstract]:In this paper , the tectonic deformation mechanism of East Tianshan Mountains in the east Tianshan Mountains is mainly focused on the forward thrust faults and large strike - slip faults , and the tectonic deformation mechanism of the east Tianshan Mountains is the main absorption mode of tectonic deformation since the late Quaternary . In this paper , the fracture history of the faults in the Late Pleistocene has been restored , and the slip rate of the fault has been calculated at the same time in combination with 10be exposed geomorphic surface dating technique . Based on the geomorphological analysis of the fault in the southern margin of Yiwu basin , the average activity of the fault in the eastern Tianshan Mountains is about 1 km .

【學(xué)位授予單位】：中國地震局地質(zhì)研究所
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P315.2;P542.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1455359