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Tectonics: 东天山库米什断裂晚第四纪活动性研究

日期:2021-01-25 来源:中国地震局地质研究所

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 (图1)。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?

 

 

图1 (a)天山活动构造图,黑色虚线框表示本文研究区;(b)黑色虚线框表示本文滑动速率研究点。

 

为了回答上述问题,地质所汪思妤硕士研究生、任治坤研究员及合作者对库米什断裂晚第四纪以来的运动特征进行了研究。首先通过Worldview-2全色波段0.5 m分辨率立体像对提取出的高精度DEM(相关论文发表在Geomorphology);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2点认识:

 

(1)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。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,得出库米什断裂晚第四纪以来的倾向滑动速率约为0.35 mm/yr (图2)。古地震探槽剖面揭露出全新世以来,该地区地震事件造成的累积位错大于2.8 m。

 

图2 Site1,Site2两处多级地貌面垂向滑动速率拟合结果。(a)位错-时间矩形误差窗;(b)拟合出的1000条滑动路径线;(c)线性回归拟合得到的平均滑动速率;(d)不同时间尺度断裂的滑动历史。

 

(2)天山地区地壳缩短变形具有西强东弱,南强北弱的特征,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。晚第四纪以来,库米什断裂北断裂以0.3+0.17/-0.16 mm/yr 的水平缩短速率调节着天山内部缩短变形。东天山的山间盆地吸收了约50%的缩短变形量 (图3)。

 

图3 东天山构造变形图

 

以上研究成果发表于国际期刊Tectonics: Siyu Wang, Ruohong Jiao, Zhikun Ren*, Chuanyong Wu, Guangxue Ren, Huiping Zhang, Qiyun Lei (2019). Active Thrusting in an Intermontane Basin: The Kumysh Fault, Eastern Tian Shan. DOI: https://doi.org/10.1029/2019TC006029.

原文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019TC006029

(引自https://www.eq-igl.ac.cn/yjld/info/2020/32661.html

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