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《中国地质科学院》 2011年
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西昆仑山前冲断带晚新生代构造变形及2010玉树地震变形作用研究

吴富峣  
【摘要】:新生代以来,印度板块与欧亚板块碰撞的远程效应使得青藏高原及周边地区多条深大断裂复活,如阿尔金断裂、鲜水河断裂、塔拉斯费尔干纳断裂等,这些新生代复活断裂控制了周边地区的地质形成演化。帕米尔-西昆仑山、青海玉树地区就位于这些断裂附近,是青藏高原的重要组成部分,这些地区的构造变形强烈,构造样式丰富,活动构造大量分布,地震频发,记录了青藏高原新生代变形隆升重要地质信息。本文选择两个区域作为研究区,对西昆仑山前褶皱冲断带进行晚新生代构造变形研究,对青海玉树地区进行2010年地震变形作用研究,探讨青藏高原西北缘造山机制和2010年玉树地震对高原隆升的意义。 首先通过对西昆仑山前冲断带的卫星影像解译、DEM数据处理、河流阶地分析和地球物理剖面解释,结合野外地质、地貌的观察与测量,对研究区的构造地貌和构造变形进行了定性和定量的研究。取得如下认识: (1)区域构造地貌研究表明帕米尔-西昆仑构造带与塔里木盆地之间为强烈的地形陡变带,高程剖面显示高程垂向上变化大,显示构造造山作用强烈。从区域高程分布推测帕米尔高原前缘与西昆仑山造山机制有所不同,前者由山脉隆升和断裂右旋作用同时造山,后者主要是构造抬升。区域内主夷平面在3600-5200m的高度发育。坡度分析表明区域上的坡角以中陡坡和陡坡为主,悬崖峭壁发育,地形强烈的起伏,构造活动性大。在山前冲断带及其前陆盆地内部,坡度休止角约为15°,在高原内部基岩裸露区,坡度休止角约为330。区域内水系的分布具有以下几个特征:水系总的呈丁字型或L型,显示河流被断裂错开,河流袭夺发育;冲断带内河流东侧支流水系多于西侧,可能暗示东侧翘起幅度较高。面积高程曲线积分显示研究区处于地貌发育幼年期,山体还在继续抬升。 (2)河流阶地研究表明克里雅河与策勒河阶地均为构造成因,详细研究表明克里雅河第四纪以来的平均下切速率为0.15mm/a,自30.86ka以来的平均下切速率为0.76mm/a,自12.44ka以来的平均下切速率为1.34mm/a,表明第四纪以来研究区河流加速下切,西昆仑山山地隆升存在明显的加速过程。 (3)英吉沙背斜褶皱向东倾伏,说明其生长不仅仅只受腹陆逆冲推覆控制,同时受到艾古斯背斜向东生长变形前缘的影响。英吉沙背斜的生长控制了区域上水系的分布,地貌上主要表现为河流在背斜南翼沿背斜走向向东流动。通过对英吉沙背斜野外调查、地表DEM剖面和地球物理剖面的分析,认定英吉沙背斜为一滑脱褶皱。在地球物理剖面上识别出英吉沙背斜发育Q1生长地层。通过多余面积法计算得出英吉沙背斜隆升以来缩短量约为720 m,以英吉沙背斜附近的磁性地层年龄1Ma做为Q1年龄,计算得出缩短速率约为0.72 mm/a。 同时本文对2010年4月14日青海玉树Ms7.1级地震变形作用进行了研究.野外调查表明玉树地震同震地表破裂带长约65km,破裂带走向为310°,破裂面向NE陡倾,地表破裂带由两部分组成,其中西侧部分长约19km,东侧部分长约30km,两者之间存在约15km的无破裂区。玉树地震同震地表破裂以右阶雁行状破裂分布为主要特征,呈现左旋走滑性质,伴随有垂直位移。统计显示同震地表破裂垂直位移(dV)与水平位移(dh)的比值在0.13~0.53之间,地貌累积dV与累积dh比值为0.27-0.63。同震dv/dh与地貌dv/dh的相似显示玉树南山的形成和玉树地震具有同样的运动学和动力学性质,玉树南山的形成是地质历史上沿玉树断裂多次类似于玉树地震的地震活动的结果,计算出需要1800~2600次地震才能造成玉树南山的隆升。前人研究本段断层地震复发周期为120~200年,计算出断层开始活动时间不晚于20万~40万年以前。
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