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《中国地震局地质研究所》 2011年
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北天山乌鲁木齐转换区构造系晚第四纪活动性

陈立春  
【摘要】:乌鲁木齐一带是北天山山前构造系东西向发生转换的地区。区内构造地表活动变形特征复杂,既有正向又有反向、既有逆断又有正断和走滑。论文工作试图尽量降低研究中的不确定性,以求对这些构造的晚第四纪活动性、构造之间的关系及其变形机制有所新的认知。开展的主要研究工作和采用的研究方法是: (1)研究区地貌时间标尺的建立针对测年问题,考虑到研究区第四纪地貌面非常发育,论文工作对这些地貌面展开了野外调查和3S技术数字地貌分析,在此基础上进行了区域性地貌面的划分与定年及其所蕴含的构造-气候-地表过程耦合关系分析,建立了研究区的地貌时间标尺。 (2)几个主要地点的活动构造与古地震研究为了尽可能降低研究中的不确定性,针对研究区地貌和构造活动特点,论文工作开展了研究区1/5万活动断裂地貌单元填图技术和逆冲推覆型陡坎古地震识别技术的研究,之后,运用这些技术以及所建立的地貌时间标尺,对研究区几个代表性地点的活动构造与古地震进行了剖析。 (3)研究区主要活动构造之间的关系分析本着构造系统、构造过程的思想,对研究区主要活动构造之间的空间与时序关系进行了尝试性的分析,并对北天山山前逆冲推覆构造系在乌鲁木齐一带的构造样式转换关系及其转换机制进行了初步探讨。 (4)转换区主要构造晚第四纪活动性分析基于各研究点的活动构造与古地震研究结果以及研究区主要活动构造之间的时空关系分析结果,从构造系统与构造过程的角度,对转换区构造系的晚第四纪活动性进行了分析,在此基础上,对转换区的地震构造单元划分与未来地震危险性进行了初步探讨。取得的主要认识和结论如下: (1)研究区厘定的5级区域性地貌面为研究区的地貌时间标尺。区域性地貌面Ⅴ堆积时代约730~550kaB.P.,550kaB.P.进入间冰期后至约200kaB.P.之间,地貌体间歇性抬升,并演化为多级高基座阶地。 区域性地貌面Ⅳ堆积时代约200~130kaB.P.,130kaB.P.进入末次间冰期后抬升成面,表层较广泛发育一稳定的古土壤层,直至74kaB.P.左右; 区域性地貌面Ⅲ为研究区特有的“黄土帽子”面,第一次黄土过程约74~59kaB.P.;进入约59~55kaB.P.,黄土表层局部不完全钙壤化;第二次黄土过程约55~42kaB.P.。 区域性地貌面Ⅱ约42~23kaB.P.,早期区域性地貌面Ⅳ和Ⅲ开始较大面积侵蚀下切,王家沟等二级河流形成,这些二级河流的侵蚀河道以及出山口的冲洪积扇形堆积即形成区域性地貌面Ⅱ的雏形;23~15ka间,区域性地貌面Ⅱ可能局部侧蚀加积;15~12ka,区域性地貌面Ⅱ下切成广泛的阶地面或戈壁平原,表层开始发育不完全钙壤,表层黄土也土壤化。 区域性地貌面Ⅰ区域性地貌面Ⅱ大面积暴露成面后,经新仙女木事件,进入全新世,12~8.5ka间,河流以侧蚀堆积为主,8.5~4ka是全新世气候最适宜期,河流下切,形成现代戈壁以下的最广泛一级河流阶地。 (2)北天山山前逆冲推覆构造系东西向转换是通过乌鲁木齐转换区构造系来实现的,转换区构造系以北倾的单斜构造为基本特征,第四纪活动表现为既有正向又有反向、既有逆断又有正断和走滑变形,并且,晚更新世以来部分反向断裂可能已发生负反转。其变形机制可解释为近南北向挤压沿先存构造面产生的变形分解以及由此产生的“斜交双向挤压挟持”模式。 (3)转换区构造系地表活动构造可归为柴窝堡盆地南缘断裂与雅玛里克断裂、西山断裂组(含西山、四道岔NW向、王家沟、九家湾断裂组)-碗窑沟断裂、八钢-石化断裂、甘泉堡断裂几个序次以及板房沟断裂。其中,西山断裂组-碗窑沟断裂和甘泉堡断裂是构造系中最主要的全新世活动断裂,前者晚更新世晚期以来共发生过4次事件,依次为:事件Ⅰ,约(59.7~45.5)kaB.P.,沿九家湾断裂组地表正断变形;事件Ⅱ,约(38.8~37.9)kaB.P.,沿王家沟断裂组北侧3条断裂逆冲-褶皱变形;事件Ⅲ,约(27.5~23.2)kaB.P.,沿碗窑沟断裂逆冲-褶皱变形;事件Ⅳ,约(12~10.5)kaB.P,沿王家沟断裂组北侧3条断裂逆冲-褶皱变形、九家湾断裂组正断变形。大震的平均重复间隔约13ka,未来存在发生地表破裂的危险。甘泉堡断裂最新两次事件时间限定为:事件Ⅰ,约(51.1~50.3)kaB.P.以后、26.9kaB.P.之前,但更接近下限年龄,这次事件可能就是碗窑沟断裂的事件Ⅲ;事件Ⅱ,(14~11)kaB.P.,可能为来自其东侧阜康-吉木萨尔断裂地表事件的扰动。 此外,论文也给出了各研究点翔实的断裂晚第四纪活动性活动参数以及关于地震构造单元划分与未来地震危险性的两点启示。
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