滑脱褶皱陡坎的变形特征和运动学模型:以帕米尔-南天山前陆地区明尧勒背斜为例

褶皱陡坎是褶皱变形过程中形成的地貌陡坎,是近期发现的一种不同于断层陡坎的构造作用形成的陡坎状地貌。在缺少地震反射剖面等深部资料时,利用褶皱陡坎可对活动褶皱的变形特征和生长演化历史进行限定,但迄今为止有关研究较少。位于帕米尔-南天山前陆地区的明尧勒背斜为第四纪活动的滑脱褶皱。在背斜南翼的河流阶地上发育了一系列褶皱陡坎:在T2和T3b阶地上,褶皱陡坎的高度/宽度/坡度分别为16m/40m/25°和20m/50m/26°,陡坎位置与下伏基岩中向斜枢纽位置对应。通过对这些褶皱陡坎的分析,得出:1)这些褶皱陡坎是滑脱褶皱通过膝折带迁移机制形成的。2)褶皱陡坎形成初期,陡坎高度、宽度和坡度逐渐增大;当陡坎宽度达到枢纽带宽度2倍时,陡坎坡度将达到最大值;之后尽管陡坎高度和宽度逐渐增大,其坡度将保持恒定。3)褶皱陡坎吸收的缩短增量与陡坎高度和下伏地层倾角间存在定量几何关系。根据T2阶地上褶皱陡坎的高度约16m和暴露年龄约8ka,估算T2阶地面暴露以来明尧勒背斜南翼的缩短速率为~1.3mm/a。在上述分析基础上,还对比总结了滑脱褶皱陡坎和断弯褶皱陡坎的异同点。     

基于高分辨率地形数据的断层陡坎形态演化与强震活动关系研究

断层陡坎的形态可以保存有关断层带上地震活动等重要信息,陡坎上的坡折就是多次地震发生后陡坎演化留下的微地貌信息。以往研究选取的断层陡坎多为位于标准阶地面上的断层陡坎,而断层沿线地貌现象复杂,因此需要探索一种具有普适性的断层陡坎形态研究方法。本研究将常见的断层陡坎剖面按照形态划分为三种类型,以LiDAR技术获取的0.2m分辨率DEM数据为基础,选择了8个属于不同断层陡坎剖面类型的实验区,每个实验区采集不少于20条剖面,通过窗口检验确定研究区最佳数据获取移动窗口为7个像元并计算每条剖面的坡度值,通过坡度约束限定陡坎范围,进而识别坡折并获取坡折信息。对坡折信息进行概率密度统计,根据概率密度统计图中的峰值个数确定强震事件的次数。结果显示,陡坎形态研究结果与古地震探槽结果表现出较好的一致性,表明本文提出的陡坎形态研究方法可以适用于不同类型断层陡坎来确定强震事件次数。     

邙山东侧地貌陡坎与老鸦陈断层活动性关系讨论

地貌陡坎的成因有许多种, 其中之一是由断层在新构造时期的活动造成。 因此, 地貌陡坎的存在可能指示了断层在新生代的活动性, 然而在运用地貌线性方法判定新生代以来断层活动的时候还需要有其他资料的相互验证, 否则可能得到相反的结论。 该文以邙山东侧陡坎与老鸦陈断层为例, 通过遥感影像解释、 中浅层地震探测、 联合钻孔对比、 地貌测量等方法, 得到了老鸦陈断层是一条倾向NE向的前第四纪正断层, 同时将陡坎分为三段, 陡坎总体走向NW—NWW向, 由北而南, 高差逐渐降低, 出郑州东南后消失。 分析两者之间的关系, 认为古黄河改道或其支流侵蚀切割形成邙山东侧陡坎, 与老鸦陈断层没有直接关系, 陡坎的形成时间不应早于晚更新世。     

帕米尔前缘逆冲推覆系活动断层和活动褶皱作用

帕米尔构造结是印度板块向欧亚大陆碰撞的两个突出支点之一,是中国大陆受板块动力作用最强烈、强震频发的地区之一,也是揭示青藏高原形成与演化历史的关键地区之一。晚新生代帕米尔构造结北部向北楔入推移了约300km,形成了一陆内深俯冲带和地震带,但对这一变形过程及方式至今未能很好的限定。沿76°E附近横跨帕米尔—天山的最新GPS测量     

西南天山明尧勒背斜的第四纪滑脱褶皱作用

通过对明尧勒活动背斜喀浪勾律克河剖面生长前地层和翼部生长地层几何结构的填图以及变形河流阶地的系统测量,结合磁性地层及释光年代学研究,认为该背斜的滑脱褶皱作用起始于距今约1·6Ma,其总体几何结构形成于褶皱作用的早期,但其生长扩展并不完全遵从自相似性特征。持续的缩短作用部分被褶皱翼部陡倾膝折带的加长所吸收(由此导致背斜波幅的增加),另一部分可能是通过不同时期褶皱翼部不同膝折带组的旋转和迁移来实现的。明尧勒背斜的持续构造抬升是背斜区河流下切形成多级基座阶地的主因。晚第四纪褶皱的生长以背斜的垂直抬升为主,主要集中在北翼近核部,背斜宽度变化不大。背斜不同时期的抬升量和抬升速率均大于其缩短量和缩短速率,表明明尧勒背斜的变形以翼旋转为主(Pobletet al.,1996)。背斜自形成以来缩短速率和抬升速率均有减小的趋势     

新疆北天山江南庙断层陡坎及其形成机制

在北天山中段第一排构造外围的宁家河－三个泉河之间,有一由北倾断裂形成的反向陡坎。该陡坎应为断裂多次错动的结果,陡坎形成初期,坎南为断塞塘,沉积物年龄为５０００ａ。在宁家河剖面可见河谷阶地砾石向上游倾斜;Ⅱ级阶地错动３￣４ｍ。依断裂模式归类,江南庙断裂为后逆冲断裂。这类断裂中否能发生７级以上地震,断裂坎是否是古地震造成,目前尚不能确定。     

秦岭北麓晚第四纪断层陡坎的初步研究

根据航片解译和野外调查,发现在秦岭北麓第四纪松散沉积物中发育有断层陡坎,本文依据对这些陡坎的地质地貌分析、地形剖面测制、探槽揭露及测年数据,讨论了断层陡坎的空间分布和形态学特征、生成时代和断距,评估了秦岭北麓断裂在晚第四纪的活动强度。由断层陡坎高度经过校核获得断距变化范围在1.1至7.9米之间,由此求得秦岭北麓断裂中段全新世中晚期以来平均滑动速率接近1mm/a,西段在眉县一带为0.5mm/a左右。晚更新世以来,发生过3—4次古地震事件     

帕米尔北缘木什背斜第四纪滑脱褶皱作用与北翼逆断裂的生长

发育在帕米尔弧形推覆构造带最前缘的木什活动背斜是一南缓北陡的第四纪滑脱褶皱,背斜的最小地壳缩短量为0.7km,构造隆升幅度可达1.5km.木什背斜北翼逆断层由一系列坡向北的反向断层陡坎组成,不同断坎间垂直位移分布呈现此消彼长的特征,不论是整个北翼逆断层西段还是单条断坎,其垂直位移均呈东高西低的不对称分布,位移梯度东高西...     

基于扩散方程的陡坎形貌测年方法进展

陡坎是一种自然界常见的台阶状地貌,但其形成年龄通常很难直接测定。发育在松散堆积物中的陡坎经过初期短暂的重力垮塌之后,将经历漫长的低能退化过程。如果陡坎剖面形态的演化可基于扩散方程来模拟,且扩散系数可独立标定,即可利用陡坎地形剖面估算其年龄,这种方法被称为形貌测年。文中简要回顾了陡坎形貌测年的研究历史,介绍并讨论了陡坎退化的概念模型与扩散模型,特别是非线性扩散模型的建立及求解、参数在扩散模型中所起的作用、最佳陡坎形貌年龄的确定流程等,分析了陡坎上、下地貌面坡度对陡坎退化的影响,编制了非线性扩散模型的年龄图版,给出了图版的应用实例,验证了形貌测年方法的有效性。线性扩散模型和非线性扩散模型均可用于单次事件陡坎的退化分析,但对于年轻的单次事件陡坎推荐使用非线性扩散模型。断层重复活动形成的陡坎的退化分析则需要谨慎对待,恒定滑动速率陡坎的非线性扩散模型适用于模拟年龄<10ka、活动速率高的断层陡坎的演化;多次事件陡坎模型(包括线性扩散和非线性扩散)需要仔细评估每次事件在陡坎剖面上的断错位置及其位移量。尽管陡坎形貌测年方法存在很多假设条件,但目前快速获取一定范围内的高分辨率地形数据已成为现实,...     

用地震断层陡坎的形态方程确定古地震事件的年代

通过对地震断层陡坎演为过程的分析，应用均匀物质扩散理论建立地震断层陡坎的形态方程，推断古地震断层陡坎的年龄，从而确定古地震事件的期次及年代。用该方法对二台活断层古地震断层陡坎进行计算，所得结果与用其它方法确定的古地震事件的期次及年代对应较好。     

帕米尔-天山对冲带明尧勒背斜西南倾伏端晚第四纪褶皱变形

褶皱在三维空间的生长包括横向缩短、垂向隆升和侧向扩展.沿褶皱走向不同位置这3个分量的比重是不同的:在背斜中段以缩短和隆升为主;靠近背斜端部,在缩短和隆升的同时也会发生强烈的侧向扩展.前人研究主要集中在褶皱中段,对端部这一相对独特的构造位置研究较少.那么褶皱端部是如何生长变形的,与褶皱中段有何不同,伴随褶皱生长同步变形的河流阶地具有怎样的发育特征?对帕米尔-天山对冲带明尧勒背斜西南倾伏端的研究表明,研究区内的4期河流阶地在垂直褶皱轴向上均发生了强烈反向掀斜,越老的阶地面掀斜角度越大,背斜在西南端的生长是以翼旋转机制进行的.据T2b,T3b,T4a的细颗粒石英光释光年龄及下伏基岩的磁性地层年龄可得46°等斜岩区在距今约0.35Ma、(93.9±18.7)ka、(82.6±16.5)ka和(19.4±2.9) ka时期旋转角度大致呈抛物线曲线函数递减,平均旋转速率依次为＞(0.13±0.01)°/ka、(0.08±0.02)°/ka、(0.05±0.01)°/ka和(0.04±0.01)°/ka,呈明显减小趋势,但该等斜岩区吸收的缩短速率大致保持恒定.河流阶地在发生掀斜和抬升变形的同时,也发生了向西的侧向扩展变形:由东向西,T3a和T4a阶地面上冲沟密度、宽度和下切深度明显减小,阶地拔河高度、陡坎高度和旋转角度也呈减小趋势,这些均反映了背斜向西的侧向扩展.据喀浪勾律克河谷和背斜西南剖面的磁性地层年代学结果,背斜向西侧向加长的速率恒定为16.0 ～ 16.8mm/a.     

褶皱陡坎中相关断层在缩短量计算中的作用——以东秋里塔格背斜为例

通过对东秋里塔格背斜地区内与褶皱陡坎伴生的次级断层进行的地质调查,确定了该次级断层属于伸出向斜的逆冲断层,也给出了次级断层的发生时间晚于褶皱作用起始时间的1个变形实例。褶皱陡坎中发育的次级断层使得陡坎上盘地层沿断层面整体向上迁移,不仅次级断层使得阶地面发生掀斜并增大褶皱陡坎的坡度,而且直接影响了区域缩短增量计算的真实性。计算结果显示,当不考虑次级断层对褶皱陡坎高度的影响时,计算所得缩短增量为51.42m,考虑次级断层对褶皱陡坎高度的影响时,计算得到的地壳缩短量为45.23m。二者相差6.19m,偏差占总缩短增量的13.7%,是一个不可忽视的量值。东秋里塔格背斜北翼和南翼的褶皱陡坎发育于相同岩性的基岩中而且具有相同的形成机制。但是背斜北翼在水平距离不足300m的范围内发育了3级褶皱陡坎,这表明北翼相对于南翼,其活动枢纽带更为紧闭。这是由于北翼存在更加强烈的挤压应力及更加快速的隆升作用。因此,次级断层的研究对于正确认识区域构造演化、了解褶皱与断层相互作用关系具有重要意义。但是仍存在很多问题:1)受观察剖面范围有限、次级断层分布不连续和断距沿延伸方向不断增大等因素的制约,次级断层对缩短增量造成的影响可能被低估,计算结果应为缩短量的最小值。2)次级断层增加的陡坎高度与断层的断距、倾角具有怎样的定量关系?3)若次级断层只发育于活动枢纽带内,又会产生怎样的影响?这些问题还需更多的研究实例来进行更加深入的研究。     

西南天山前缘乌拉根背斜南翼逆断层的发现及其地质意义

塔里木盆地新疆喀什以西部分是西南天山和帕米尔两大对冲构造系统的会聚带,关于两者变形前缘和分界的确切位置存在不同认识.在乌恰县以南的玛依卡克盆地南缘,清晰可见属于帕米尔构造带、向N或NNE逆冲的帕米尔前缘逆冲推覆体(PFT).最近野外调查在盆地北部发现了西南天山前缘的最新变形带:向南逆冲的乌拉根背斜南翼断层.断层总体近E...     

ACTIVE FAULTS AND THEIR FORMATION MECHANISM IN THE EAST SEGMENT OF QIULITAGE ANTICLINE BELT,KUQA DEPRESSION

Based on geological and geomorphologic characteristics of the surface faults acquired by field investigations and subsurface structure from petroleum seismic profiles, this paper analyzes the distribution, activity and formation mechanism of the surface faults in the east segment of Qiulitage anticline belt which lies east of the Yanshuigou River and consists of two sub-anticlines:Kuchetawu anticline and east Qiulitage anticline. The fault lying in the core of Kuchetawu anticline is an extension branch of the detachment fault developed in Paleogene salt layer, and evidence shows it is a late Pleistocene fault. The faults developed in the fold hinge in front of the Kuchetawu anticline in a parallel group and having a discontinuous distribution are fold-accommodation faults controlled by local compressive stress. However, trenching confirms that these fold-accommodation faults have been active since the late Holocene and have recorded part of paleoearthquakes in the active folding zone. The fault developed in the south limb near the core of eastern Qiulitage anticline is a low-angle thrust fault, likely a branch of the upper ramp which controls the development of the eastern Qiulitage anticline. The faults lying in the south limb of eastern Qiulitage anticline are shear-thrust faults, which are developed in the steeply dipping frontal limb of the fault-propagation folds, and also characterized by group occurrence and discontinuous distribution. Several fault outcrops are discovered near Gekuluke, in which the Holocene diluvial fans are dislocated by these faults, and trench shows they have recorded several paleoearthquakes. The surface anticlines of rapid growth and associated accommodation faults are the manifestations of the deep faults that experienced complex folding deformation and propagated upward to the near surface, serving as an indicator of faulting at depth. The fold-accommodation faults are merely local deformation during the folding process, which are indirectly related with the deep faults that control the growth of folds. The displacement and slip rate of these surface faults cannot match the kinematics parameters of the deeper fault, which controls the development of the active folding. However, these active fold-accommodation faults can partly record paleoearthquakes taking place in the active folding zone.     

新疆南天山亚肯背斜晚更新世以来的隆起和缩短

野外考察见到亚肯背斜区发育 3级主要地貌面 ,在第 2级和第 1级地貌面 (冲洪积扇 )之下采集了堆积物的热释光样品 ,测年结果分别为距今 3 96～ 4 36万年和 0 78万年 ,区域地貌对比研究认为 ,第 2级地貌面被废弃的时代为距今 4万年至 1 2～ 1 3万年 ,第 1级地貌面被废弃的时代为距今 0 78万年之后。横跨背斜不同部位地貌面的地形剖面表明 ,第 2级地貌面形成以来褶皱隆起高度达 6 0m ,第 1级地貌面褶皱隆起高度为 2 0m。地震反射剖面显示 ,亚肯背斜区滑脱面深度约7km ,由平衡地质剖面法得到第 2和第 1级地貌面形成以来褶皱的缩短量分别为 4 7m和 17 9m。第 2级地貌面形成以来褶皱的隆起和缩短速率分别为 1 5～ 5mm/a和 1 2～ 3 9mm/a,第 1级地貌面形成以来褶皱隆起和缩短速率分别为 2 5 6mm/a和 2 2 9mm/a     

沂沭断裂带活动褶皱及其与活动断层的关系

利用１∶５万活断层地质填图获得的有关资料,初步讨论了沂沭断裂带活动褶皱的展布、内部结构以及与活动断层的关系。沂沭断裂带活动褶皱发育在Ｆ１、Ｆ２断层之间,呈串珠状伴随Ｆ５断层展布,开始形成于第三纪时期,主要形成于第四纪晚期,属活动褶皱。活动褶皱和活动断层是在右旋挤压剪切带中形成的两种构造形式。     

VERTICAL SLIP RATE OF MINLE-DAMAYING FAULT INDICATED BY SCARPS ON TERRACES OF DONGDA RIVER

The Qilianshan north-edge thrust (QNT)is located at the boundary between the northern margin of the Qilianshan mountain and Hexi Corridor, with a length over 700km. The Minle-Damaying fault (MDF), trending NWW, is part of the eastern section of the QNT, cutting through the Minle and Wuwei Basins. Hexi Corridor is a region of intense seismic activities, where many large earthquakes have been documented in history, such as the M7.5 Gaotai earthquake in 180, M8.5 Haiyuan earthquake in 1920, M8.0 Gulang earthquake in 1927 and the M7.6 Changma earthquake in 1932. While, there is no seismic record on the MDF. The Dongda River flows across the MDF from south to north. One of the tributary of the Dongda River, Xie River, has very well preserved terraces (T₆-T₁)which were offset by the MDF. On these terraces, there is clear trace of scarps, of which the height increases from terraces T₃ to T₆, indicating an accumulation of offset with time. In order to acquire the cross-section of scarps, unmanned aerial vehicle (UAV)scanning was implemented. With a digital camera mounted on, the UAV scanned an area of 0.52km² and digital elevation model (DEM)was generated with an accuracy of 0.2m vertically. The Thompson's method was utilized to conduct linear regressions on both the hanging wall and foot wall of the fault. The difference between the intercepts of the regression lines with the vertical line going through the intersection of the scarp surface on the fault surface is considered as the vertical offset. Terraces from T₆ to T₃ are very well preserved where MFD intercepts the Xie river, while T₂ and T₁ are badly eroded at the same location. Utilizing the cross-sections extracted from high resolution DEM, we estimate that the vertical offsets of T₆-T₃ are 13.26~15.67m, 9.74~10.13m, 5.86~7.35m and 5.03~5.60m, respectively, with 95%confidence interval. From the offsets of terraces, at least 4 paleo-seismic events are indentified. Terraces were dated by the AMS ¹⁴ C dating, yielding ages (cal BP)of T₆-T₂ as (16 405±210)a, (111 975±21)a, (5 697.5±210)a, (4 470.5±54.5)a and (3 137.5±77.5)a. Liner regression was performed for the relation between the ages and the offsets of terraces, resulting in the average vertical slip rate of MDF since the formation of T₆ as 0.91 average v. As the dip of MDF is about 35°, the shortening rate is estimated to be (1.3±0.13)mm/a. This study provides important parameters for the analysis of seismic activity in heavily populated Minle and Yongchang areas.