东天山库米什断裂晚第四纪运动特征

论文摘要

天山山脉是晚古生代形成的古老造山带,新生代以来由于印度板块向北俯冲,整个天山再次开始隆升,处于挤压、逆冲、抬升阶段。作为典型的大陆内部挤压造山带,其变形主要分布在山间盆地前缘的逆断裂-褶皱带以及山间大型走滑断裂上。天山夹持在哈萨克斯坦-准噶尔板块与塔里木板块之间,对于新疆境内的天山山脉,人们习惯将乌鲁木齐（大致88°E）以东的天山部分称为东天山,其西称为西天山。现今的GPS观测结果及地质调查都显示,天山地区整体性向北东推移,且东天山的运动速率明显低于西天山,表明现今东天山与西天山的变形机制并不一致。天山山体内部盆山相间的构造格局是天山地区独有的地貌,新生代沉积盆地内发育许多年轻断层,尤其在山前向盆地的过渡带。这类断层通常规模较小,但活动性却强于晚新生代以来重新活动的老断层。本文的研究区库米什盆地位于东天山东段,总体特征为一NWW–SEE向的长条形带状沉积盆地,是在前寒武系结晶基底和古生代褶皱基底上发育而来的双层基底山间盆地,北邻觉罗塔格山,南依克孜勒塔格山。库米什断裂位于盆地南缘,是天山内部一条以逆冲运动为主的断裂,在调节天山内部构造变形过程及盆地形成与演化中起了关键性作用。然而目前该断裂活动性研究程度较低,断裂几何展布、位错分布特征、滑动速率、古地震事件等都没有得到很好的研究。那么,如何合理的评估该断裂在天山构造变形中的作用?库米什断裂与其周缘断裂应变分配的协调性如何?为了回答上述问题,我们对库米什断裂晚第四纪以来的运动特征进行研究。本文利用的数据主要为Worldview-2全色波段0.5 m分辨率的立体像对,并利用该立体像对提取出高精度DEM,基于该DEM讨论与分析了该方法能否满足活动构造定量研究的需要;然后利用该数据对库米什断裂沿线的多期洪积扇进行划分,分别测量了不同级别洪积扇上保留的垂直位错,结合宇宙成因核素10Be测年和光释光测年方法对扇体年龄进行限定,综合分析了库米什断裂晚第四纪运动特征。在查阅前人研究资料、野外实地考察、室内综合分析的基础上,主要得出如下5点认识:（1）利用0.5 m分辨率的Worldview-2立体像对提取DEM,不添加控制点时DEM的垂向精度为1.81 m;在添加控制点后生成的DEM上量取跨断层陡坎剖面的剖面,将其与野外后差分GPS（ppGPS）测量数据进行对比,得到二者之间的高程偏差为0.29 m,对陡坎高度的测量精度为0.25 m。（2）库米什盆地南缘发育多期中上更新统、全新世洪积扇,利用10Be宇宙成因核素测年及光释光测年得到各期洪积扇的年龄:fan 5约为50 ka,fan 4约为3045 ka,fan 3约为10 ka,fan 2的年龄在5 ka左右。与深海氧同位素曲线对比后发现,60 ka以来气候处于冰期与间冰期的快速转换阶段,气候的冷暖交替造成河流快速下切,活跃的气候变化奠定了现今盆地南缘洪积扇的发育。（3）通过详细的室内影像分析和野外的地质地貌填图,对洪积扇的期次进行划分,并量取195处断层陡坎高度后发现,不同高度断层陡坎的高度分布与洪积扇的位置及期次有很大的相关性,较老期次的扇面上往往记录了多次地震事件的累积位移量,但是相同期次扇面上陡坎高度差异性也较大,说明地貌面上形成的陡坎可能是同次地震不同分支断裂所造成;地表表现出的垂向位错分布特征与古地震事件无法对应,表明该处地貌面形成频率可能低于地震发生频率,即地貌面形成所需要时间长于地震周期,因此地貌面上所累积位错大多是多次地震的累积位错。（4）库米什断裂是一条全新世活动逆断裂。对库米什盆地南缘东西两侧的构造变形定量研究后发现,断裂断错了山前晚更新世-全新世的洪积扇面,断裂与山体近平行,多为NWW向展布,晚第四纪以来活动明显,是一条以逆冲运动为主的低角度南倾断层。以榆树沟为界将断裂分为东西两段,在榆树沟附近断裂活动性不强,没有明显的位错现象。结合东西两段多级地貌面出测量的断层陡坎高度和相应的地貌面年龄,得出库米什断裂西段的垂向滑动速率为0.15±0.01 mm/a,东段的垂向滑动速率为0.13-0+0..0204 mm/a。古地震研究结果表明,探槽剖面揭露出距今5.64 ka以来,该地区一共发生过3次地震,累积断距大于2.33 m,为该地区的历史地震事件增补了资料。（5）天山地区地壳缩短变形具有西强东弱,南强北弱的特征,本文认为是天山西部帕米尔高原对天山的推挤作用造成西天山的变形强于东天山;对山间盆地南北两侧的多条活动断裂的研究发现,这些断裂以小幅度的逆冲运动吸收着N-S向的挤压缩短,因此,天山内部发育的众多山间盆地内是天山内部地壳变形的主要吸收区,造成挤压应力由南向北传递时发生衰减。库米什断裂北部的包尔图断裂左旋走滑速率约为0.56 mm/a,与包尔图断裂斜交的博罗科努-阿齐克库都克（博阿）断裂在在吐鲁番盆地西缘的右旋走滑速率为11.4 mm/a,库米什盆地西南侧开都河断裂右旋走滑速率约为1.2 mm/a,因此,本文认为库米什盆地是一个压扭性质的盆地,库米什断裂和包尔图断裂的运动是在两条大型右旋走滑断裂的背景下发育而来的,是为了调节天山整体向右侧挤出的不平衡性而产生的构造变形,断裂以0.130.2 mm/a的水平缩短速率调节着天山内部缩短变形。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 汪思妤

导师: 任治坤,吴传勇

关键词: 东天山,立体像对,库米什断裂,洪积扇,构造变形

来源: 中国地震局地质研究所

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学

单位: 中国地震局地质研究所

基金: 国家自然基金项目(41472201),中国地震局地质研究所基本科研业务专项(IGCEA1606),国家重点研发项目(2017YFC1500401)

分类号: P542

DOI: 10.27489/d.cnki.gzdds.2019.000036

总页数: 101

文件大小: 15629K

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