和静逆断裂-褶皱带的第四纪构造地貌与侧向扩展.pdf

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1、第33卷第4期地震地质Vo1．33．NO．42011年12月SEISM0L0GYANDGE0L0GYDec．．2011doi：10．3969／j．issn．0253—4967．2011．04．003和静逆断裂一褶皱带的第四纪构造地貌与侧向扩展黄伟亮杨晓平李安张玲(中国地震局地质研究所，国家地震活动断层研究中心，北京100029)摘要位于天山南麓焉耆盆地北缘的和静逆断裂一褶皱带是天山地区的一个最新的变形带。通过对褶皱带西段夏尔木登背斜、哈尔莫顿背斜区遥感卫星影像(ETM+)和分辨率为25m的数字高程模型

2、(DEM)数据解译分析，并结合野外考察，对两个背斜的地形横剖面、纵剖面，水系发育特征，两翼11个小型汇水盆地的水系密度、面积高度曲线和积分值分析表明，夏尔木登背斜和哈尔莫敦背斜在第四纪时期发生了隆升，而且夏尔木登背斜先于哈尔莫敦背斜开始隆升。夏尔木登背斜自中部向东西两侧扩展，哈尔莫敦背斜则自西向东扩展。第四纪构造活动是驱动横穿两个背斜的一系列河流向东迁移的驱动因素，并形成一系列自西向东谷底高程逐渐降低的风口。夏尔木登背斜两翼汇水盆地的河流水系密度自中部由5．37km分别向东西两侧降低到2．65km。。

3、和3．07km，盆地内的冲沟坡度角也逐渐由中部向两侧变陡。而哈尔莫敦背斜表现出以垂向的构造隆起和向东的侧向生长为主的变形模式，水系密度自西向东逐渐降低，由3．87km降低到2．37km～，冲沟坡度角由4。上升到6。，面积高度曲线由S形逐渐变为向上凸起，积分值也由0．45增加到0．76。此外，自西向东横穿背斜的11条地形横剖面指示了褶皱的高度由西向东逐渐递减，也证明了和静逆断裂一褶皱带整体自西向东的侧向扩展变形。关键词第四纪褶皱隆升侧向扩展面积高度曲线焉耆盆地天山中图分类号：P315．2文献标识码：A文

4、章编号：0253—4967(2011)04—0765—120引言活动断层研究主要通过观察其断错年轻地层以及断层所造成的地貌(如：断层陡坎、断塞塘、断错的阶地及河流等)来确定其活动参数。对于在地震时未造成地表破裂，年轻的沉积地层未受到断错的隐伏逆断层，我们很难鉴定其活动性，除非有浅部详细的地震反射资料作为支持(Steineta1．，1984)。故而，研究隐伏逆断层上盘的活动褶皱的变形特征有助于了解断层的活动习性，尤其在隐伏断层侧向扩展的研究中，发育在隐伏断层上方的活动褶皱可作为断层扩展方向及速率的一个指

5、示标志(Kellereta1．，1998；付碧宏等，2010)。褶皱侧向生长的研究起始于Shehon(1966)对圣安德列斯地区的研究，最近10年来有诸多学者对此进行了精细化的研究(Kellereta1．，1998，Delcaillaueta1．，1998，2007)。褶皱的侧向生[收稿日期]2011—01—05收稿，201l一1l—l6改回。[基金项目]国家自然科学基金(40572126)、财政部重大专项“我国地震重点监视防御区活动断层地震危险性评价”和地震行业科研专项(200808013)共同资助

6、。通讯作者：杨晓平，研究员，E-mail：ya“gxiaopi“gdzs@sina．com。766地震地质长可能是目前所认识到的运动速率最快的构造变形方式，其速率比褶皱抬升或缩短速率大一个数量级，可达每年几个em(Kellereta1．，1998；Deleaillaueta1．，1998；Cheneta1．，2007；李涛等，2011)。Keller(1998)指出，沿着褶皱扩展方向，在褶皱轴部因为河流的不断迁移而形成一系列的风口，风口的高程会随着褶皱的扩展方向而不断降低。Delcaillau(199

7、8)认为褶皱扩展的地形地貌学标志包括：沿褶皱扩展方向地形起伏线的不断降低，汇水盆地内面积高度积分值的逐渐增加、水系密度的逐渐减小和河流坡度角的变化。Jaskon(1996)提出，沿着褶皱扩展方向区域水系流向会偏向于扩展方向，地貌面会逐渐变年轻，两翼的旋转角度会逐渐降低。Keller(1999)在此研究的基础上认为，侧向扩展是褶皱生长的重要部分，包括枢纽的侧向迁移和两翼的不均匀旋转两种机制。隐伏逆断层与断弯褶皱及断层扩展褶皱所构成的逆冲褶皱带往往会产生大的地震，如1902年阿图什8级地震，1906年玛纳

8、斯7．7级地震和1985年乌恰7．4地震就发生在活动逆断裂一褶皱带中，因此对断层相关褶皱的详细研究有助于评价一个地区的地震危险性。本文选取了褶皱区内的河流水系形态特征、地形纵剖面、汇水盆地内水系密度值变化、河流坡度角变化、面积高度积分曲线形态及数值等定量参数，通过这些参数的定量计算，来表现褶皱侧向迁移的方向及过程，从而为研究和静逆断裂一褶皱带第四纪构造活动特征提供重要信息。1地质背景天山是横亘于中亚地区的一条重要的造山带，总体呈EW向延伸，向东收敛，向西