祁连山北缘玉门断裂晚更新世以来的活动速率及古地震

2016-02-13 06:03王晓先张世民陈志丹赵俊香吕延武
地震地质 2016年4期
关键词:玉门砾石祁连山

李 安 王晓先 张世民 陈志丹 刘 睿 赵俊香 吕延武

(中国地震局地壳应力研究所,地壳动力学重点实验室,北京 100085)

祁连山北缘玉门断裂晚更新世以来的活动速率及古地震

李 安 王晓先 张世民 陈志丹 刘 睿 赵俊香 吕延武

(中国地震局地壳应力研究所,地壳动力学重点实验室,北京 100085)

玉门断裂位于青藏高原东北缘的祁连山造山带西段,与阿尔金断裂相邻,构造位置特殊,是青藏高原北缘向外扩展的最新活动证据。近20a越来越多的研究使得对其认识逐渐从弱活动向强活动转变。因此,玉门断裂作为1条青藏高原北缘祁连山造山带中新生的活动断裂和褶皱带,确定它晚更新世至全新世的活动性和古地震复发周期具有重要的意义。文中通过对玉门断裂山前冲积扇面和北大河阶地的影像解译与断层陡坎的测量,以及对2条不同断层陡坎的探槽开挖工作,获得了以下几点认识: 1)玉门断裂全新世以来的垂直活动速率为0.41~0.48mm/a,晚更新世晚期以来的垂直活动速率为0.24~0.30mm/a。2)玉门断裂全新世以来共发生4次古地震事件,这4次古地震分别发生在6.12~10.53ka,BP、 3.6~5.38ka,BP、 1.64~1.93ka,BP和0.63~1.64ka,BP。总体上表现出复发间隔逐渐缩短,活动性增强的趋势,并且每次古地震都可能造成多支断层同时破裂,形成陡坎。

祁连山 玉门断裂 活动速率 古地震

0 引言

包括祁连山北缘断裂、 阿尔金断裂在内的青藏高原北缘、 东北缘地区的新生代构造变形和扩展机制一直是国内外研究的热点问题。由于受到青藏高原隆升和阿尔金断裂带大规模左行走滑的作用,祁连山北缘断裂带存在着巨大的逆冲缩短(Burbanketal.,1984; Harrsonetal.,1992; Coleman,1995; 陈杰等,1995; 李吉均等,1996; 谭利华等,1998; 杨景春等,1998; Meyeretal.,1998; Lietal.,1999; zhengetal.,2000; Tapponnieretal.,2001; 宋春晖等,2001; Fangetal.,2003)。尽管对于青藏高原何时以何种方式隆起以及到达多高的关键问题上存在较大的分歧,但是对于祁连山的隆升起始时间和过程的认识相对一致,即祁连山的隆起始于8Ma,BP左右,而在3.6Ma,BP这种隆起开始加剧并持续至今(李吉均等,1996; 傅开道等,2001; Fangetal.,2003; 方小敏等,2004)。

玉门断裂位于祁连山北缘断裂带的西段,同时与阿尔金断裂相邻,构造位置特殊。它既是祁连山北缘逆冲断裂的最前缘断裂,同时又受到西侧阿尔金断裂的影响(冉波等,2013)。前人对祁连山北缘断裂西段的新生代构造活动也进行了大量的研究。通过地震反射剖面、 地层不整合接触和生长地层的研究大致认为玉门断裂南侧的老君庙背斜褶皱变形开始于早更新世,而玉门断裂的发育晚于老君庙背斜,是褶皱变形无法吸收缩短量而产生的前缘破裂(宋廷光,1989; 黄华芳等,1993; 尹崇军等,2007)。20世纪90年代的研究结果认为,该断裂活动最强烈的时期为中更新世,而晚更新世以来已趋于稳定(国家地震局地质研究所等,1993)。但之后的研究逐渐表明,晚更新世以来该断裂仍存在一定的活动(陈文彬等,1999),而进入21世纪后,更多的研究显示玉门断裂是1条全新世活动断裂。 通过对玉门断裂第四纪构造活动的研究,目前的认识主要有5点: 1)变形开始于早更新世,主要活动时期是中更新世末以前(陈柏林等,2005,2008a,2008b); 2)在晚更新世以前酒西盆地周边断裂在活动时代上具有同时性(陈文彬等,1999); 3)在玉门断裂与旱峡-大黄沟断裂之间的早更新世地层(玉门砾岩)中表现为持续的褶皱变形(陈杰等,1995); 4)玉门断裂是全新世活动断裂,并在距今7.6ka和3.2ka左右发生过2次古地震(闵伟等,2002; 陈柏林等,2005); 5)没有明显的走滑特征(陈文彬等,1999; 陈柏林等,2005)。显然,玉门断裂与周边断裂关系密切,且活动性强,因此玉门断裂作为1条青藏高原北缘的祁连山断裂中最新的断裂和褶皱带,确定它晚更新世至全新世的活动性和古地震复发周期具有重要的意义。

1 构造背景

酒西盆地被阿尔金断裂、 黑山北缘断裂、 祁连山北缘断裂以及嘉峪关断裂围限。玉门断裂是酒西盆地南界的祁连山北缘断裂向酒西盆地内部发育的新生断裂。同时作为青藏高原北缘来说,玉门断裂是青藏高原向N扩展模式下的最新生断裂-褶皱带。玉门断裂走向NWW,倾向S,可分为东、 西2段,西段表现为背斜加前缘隐伏断裂的模式,东段则直接以断层形式出现在山前戈壁面上。根据玉门砾岩中的生长地层和不整合面判断,其西段老君庙背斜的褶皱变形开始于早更新世,在中更新世活动开始加强。而东段在全新世阶地和冲积扇上的断层陡坎,表明断裂一直至全新世都存在活动。前人的研究认为玉门断裂以逆冲推覆为主,可能存在很小的左旋水平运动分量(陈文彬等,1999; 陈柏林等,2005),对于活动速率,仅有闵伟(2002)认为具有垂直活动速率约 0.25mm/a。而Hetzel等(2006)根据石油河河流阶地的计算认为河流下切速率达到0.8~10mm/a,但这个下切速率与构造活动并不相关。在区域范围内的相邻断裂构造活动差异较大。如阿尔金断裂以左行走滑为主,全新世以来具有 10mm/a左右的滑动速率(尹光华等,2002; 王峰等,2004)。旱峡大黄沟断裂是祁连山北缘断裂的主断裂,以逆冲构造为主可能存在左行走滑,其中老君庙背斜南侧的段被认为晚更新世以来不活动(Hetzeletal.,2013)。昌马断裂以左行走滑为主,速率从西段的 1.33mm/a向E递增为 3.68mm/a(罗浩等,2013)。新民堡断裂和阴洼山断裂也表现为逆冲构造,是祁连山北缘断裂外围的新生次级断裂。但受到阿尔金断裂左旋的影响,断裂相对于祁连山北缘断裂的NWW走向,变为近NW走向,垂直活动速率0.18~0.24mm/a(闵伟等,2002)。白南断裂表现为反冲断裂特征,与玉门断裂形成对冲格局且全新世活动(图1)。

图1 玉门断裂构造格局和影像Fig. 1 Geological map and the satellite image of the Yumen Fault.

图2 玉门断裂山前冲积扇断层陡坎Fig. 2 Fault scarps of the Yumen Fault on alluvial fans.a 冲积扇f1和冲积扇f2的断层陡坎; b 冲积扇面f3的断层陡坎; c 冲积扇f1出露的断层剖面; d 冲积扇f3次级冲沟的断层陡坎

2 地貌特征和活动速率

玉门断裂可分为东、 西2段,西段主要发育老君庙背斜,断裂在背斜北翼表现为隐伏断裂的形式,地表未见断层陡坎。东段未发育褶皱变形,断裂直接断错山前冲积扇面,在不同期次的山前冲积扇上形成不同高度的断层陡坎(图2)。山前冲积扇可分为3期,一级冲积扇(f1)略高于冲沟(f0),该冲积扇面上发育了1.2~1.5m高的断层陡坎; 二级冲积扇面(f2)拔河3~5m,扇面上发育约2.5m高的断层陡坎(图2a)。甚至在现今的冲沟(f0)中也可零星见到高0.7~1m左右的断层陡坎。在一级冲积扇(f1)的陡坎位置可以见到出露的断层面,断层面倾角约30°,砾石定向排列,上盘近断层位置有砾石层弯曲变形,下盘堆积杂乱的砂质坎前堆积(图2c)。三级冲积扇(f3)的拔河高度12~15m,面上大量的次生冲沟发育,将冲积扇面切割得比较破碎,在该级面上陡坎高度为6~7m(图2b),次生的冲沟中开始发育次级地貌面,在这种局部地貌面上可见到高约1.5m的断层陡坎,与冲积扇(f1)上的陡坎高度相似(图2d)。

在西沟矿西侧多期冲积扇前缘发育断层陡坎,断层断错了除最新冲沟外的所有冲积扇(图3)。由于下盘冲积扇均未保留,所以3期冲积扇面相对于下盘最新地貌面的高度分别为23m、 9m和7m。对3期地貌面10Be测年结果显示(表1): 冲积扇(f3)年龄为(42.5±4.3)ka; 冲积扇(f2)年龄为(26.5±2.9)ka和冲积扇面(f1)年龄为(5.8±1.0)ka。以此计算的冲沟下切速率为(0.54±0.05)mm/a、 (0.34±0.03)mm/a和(1.20±0.15)mm/a。此下切速率包含断层垂直变形速率和气候因素造成的冲沟下切速率2部分。由于缺失下盘的老冲积扇面,所以无法判断断层垂直活动速率所占比例。根据整个玉门断裂山前冲积扇发育的整体特征上看,西沟矿的3期冲积扇与区域的3期冲积扇具有相同的发育特征包括表面次级冲沟的切割地貌面程度,表面砾石风化程度等。可以认为它们具有一一对应关系。我们利用测得的年龄和区域上普遍存在的3期冲积扇上的陡坎高度获得的断层垂直活动速率分别为: f3面形成以来(0.15±0.02)mm/a; f2面形成以来(0.09±0.01)mm/a和f1面形成以来(0.21±0.03)mm/a。这个结果与闵伟(2002)的结果较为一致。

图3 西沟矿西冲积扇实测地形和剖面Fig. 3 Topography and profiles of alluvial fans in the west of Xigoukuang.

表1 10Be测年结果

Table1 10Be dating results

位置样品编号石英/g10Be浓度/atoms·g-1暴露年龄/ka误差/ka产率/atoms·g·a-1矫正年龄∗/ka北大河T7YMBe831.1100111198147.7974.25320.9346.9±4.3北大河T5YMBe931.741323012110.1520.91820.209.3±0.9北大河T0YMBe1530.5715153650.8930.09615.250冲积扇f3YMBe2330.6000108333248.1064.31320.2642.5±4.3冲积扇f2YMBe2130.854672551832.1552.88920.2226.5±2.9冲积扇f1YMBe2232.409325897311.4341.04620.195.8±1.0冲沟f0YMBe2033.09421270675.6130.52520.150

注 *矫正年龄: T0面和f0面为现代河床和冲沟样品,而老阶地和冲积扇面的年龄是由其样品浓度减去现代样品浓度后计算的。

3 古地震

北大河保留了7级阶地,在T5阶地上存在2条断层陡坎,2个探槽分别位于不同的断层陡坎上。在北大河出山口位置可以见到基岩断层面,古近系红色泥岩逆冲到T6阶地砾石层之上。靠近山前的陡坎断错了T7至T5阶地面,在T7阶地面上的断层陡坎高度为8.5m(图4),该陡坎向E延伸的T5阶地上,陡坎高度约4.2m,此处布设了TC2探槽(图5)。距离山前陡坎北侧约1.2km的位置出露了另一支断层陡坎,陡坎走向在局部存在一定的改变,总体走向约100°,在该条陡坎上布设了TC3探槽,在TC3探槽位置进行的陡坎测线显示陡坎为复式陡坎,前坎高度为2.5m,后坎高度0.5m左右(图6)。

图4 北大河附近探槽以及断层陡坎位置Fig. 4 Fault scarps and trench sites near the Beida River.

3.1 TC2探槽

TC2探槽中揭露出3套地层、 2个崩积楔和3个断面,具体地层描述如下(图5):

U1灰黄色粗砾石层,粒径8~10cm不等,个别砾石直径可以达到30~50cm,无磨圆且分选差,但具有一定的水平层理,河流冲积相沉积。

U2灰白色粗砾石层,粒径3~5cm,个别砾石直径可达20cm,平均粒径小于下伏U1层,无磨圆,分选较差,具有水平层理,河流相沉积。

U3黄色风成粉砂层,无分层。下盘厚度约1.5m,上盘未见发育,具有明显的坎前堆积特征。底部光释光年龄结果为(3.60±0.38)ka; 上部光释光年龄结果为(2.37±0.38)ka;

U4含少量砾石的黄色风成粉砂层,底部有1层含小砾石,与U3层分开。上、 下盘没有明显的厚度差异。上、 下盘底部光释光年龄一致,分别为(1.63±0.17)ka和(1.64±0.21)ka;

A崩积楔,黄色砾石和粉细砂混杂堆积,无层理。砾石直径大小与U2层较为接近。

B崩积楔,粉砂土,无水平层理,有团块和砾石杂乱堆积。

该探槽可以分辨出3次古地震事件。U1和U2层为河流冲积相沉积,U2层形成之后,阶地面稳定,可以记录古地震事件。第1次古地震发生在U2层之后。地震造成F1断面活动,产生约2m的垂直位错并形成崩积楔A。随后由于存在陡坎,开始出现坎前堆积的风积砂U3层。第2次古地震发生,造成F2断面活动,形成崩积楔B。事件之后又继续堆积风成砂U4层。最新1次古地震形成F3断面,断错了崩积楔B和U4层,并且直接断错至地表。因此,该探槽共揭露了3次古地震事件。根据相应地层的年龄结果限定各次古地震时间,最早的古地震发生在(3.60±0.38)ka,BP以前,中间1次古地震发生在(1.64±0.21)ka,BP与(2.37±0.38)ka,BP之间; 最新1次古地震发生在(1.63±0.17)ka,BP之后。

图5 北大河西侧TC2探槽Fig. 5 TC2 trench profile in the west of the Beida River.

图6 北大河东侧TC3探槽Fig. 6 TC3 trench in the east of the Beida River.

表2 光释光测年结果

Table2 Results of optically stimulated luminescence dating

送样号U/μg·g-1Th/μg·g-1K/%测试粒径/μm含水量/%环境剂量/Gy·ka-1等效剂量/Gy年龄/kaYMOSL-94.0216.01.914~112.755.2919.06±0.693.60±0.38YMOSL-113.9416.71.774~112.795.2112.33±0.782.37±0.28YMOSL-133.4413.91.794~112.414.787.85±0.641.64±0.21YMOSL-153.9214.62.104~116.215.288.61±0.321.63±0.17YMOSL-173.4414.91.584~112.294.672.94±0.290.63±0.09YMOSL-183.6615.51.964~114.485.1718.91±1.453.66±0.46YMOSL-203.0314.31.774~113.054.6128.21±2.076.12±0.76YMOSL-213.2413.12.084~114.574.8553.56±4.1811.05±1.4YMOSL-224.9715.71.684~113.225.427.60±0.531.40±0.17YMOSL-234.1415.41.774~114.595.1227.55±2.175.38±0.68YMOSL-243.6412.31.594~113.894.4146.41±3.6110.53±1.3

3.2 TC3探槽

探槽内揭露出5套地层,2个崩积楔和3条断面,具体地层描述如下(图6):

U1灰黄色粗砾石层,分选差,磨圆一般,有水平层理,粒径3~8cm不等,个别可达20cm,靠近顶部砾石直径逐渐减小,为河流相沉积。

U2含砾石和粉土的黄红色粗砂层,应该为最早期的古地表层。测年结果为(11.05±1.40)ka,为晚更新世末或全新世初的地层,这与我们在北大河T5面采集的10Be样品年龄结果((9.3±0.9)ka)比较接近。

U3坎前风积粉砂层,底部有1层小砾石层与U2层分开,无明显的水平层理,粉砂密实且较为均一,底部光释光年龄为(6.12±0.76)ka,上部光释光年龄为(5.38±0.68)ka;

U4黄色中细砂层,底部有水平沉积的1层小砾石层,比U3层粗,零星分布有直径0.5~1cm的小砾石。光释光测年结果为(3.66±0.46)ka,14C样品年龄结果为(1.94±0.06)ka(沉积物)和(1.93±0.06)ka(炭屑)。

U5近地表的黄色含砾石细粉砂层,砾石直径个别可达5~8cm,有水平层理,仅在陡坎和下盘分布,应该为顺陡坎坡向的片流堆积。中下部的光释光年龄结果为(1.40±0.17)ka,中上部的光释光年龄结果为(0.63±0.09)ka。

A含大量混杂堆积砾石的崩积楔,砾石直径与下伏的U2层相似,是第1次古地震形成的崩积楔,楔体内样品的光释光年龄为(10.53±1.34)ka,略小于下伏U2年龄且明显大于上覆的U3年龄。由于崩积楔属于快速堆积,可能光释光信号没有归零,更接近物质来源的U2层年龄。

B黄色含有砾石的粉砂质崩积楔,物质来源主要为U3层的粉细砂,并含有小砾石,砾石直径1cm左右,砾石来源可能为断面上盘的U1顶部和U2层。

该探槽揭露了3条断面,断层主要位错变形来自F1断面,F2断面只分摊了很小的变形,但是可以发现,2个断层面附近的崩积楔和地层切错关系是对应的。F3断面的顶部U2层没有被断错。由于U2层是最早的阶地地表,说明该断面破裂发生在阶地形成之前,当阶地完全形成以后没有再活动过。F1断面可以分辨出3次古地震事件,最早1次古地震事件发生在U2层形成之后,地震形成崩积楔A,利用残留崩积楔高度估计这次古地震垂直位移量约1.2m,事件后开始堆积U3坎前风积层。第2次古地震事件发生在U3沉积之后,形成崩积楔B; 根据楔体高度估计垂直位错量约1m,并在地震后形成U4层; 而最后1次古地震事件,断错U4层,垂直位移量按照U4层底部计算约0.8m左右。最后,堆积最新的U5粉细砂层。F2断面具有相同的破裂历史,并形成对应的崩积楔A、 崩积楔B和坎前风积层,但总位移量小,仅约1.5m。因此该探槽揭露出远离山前的这支断层上发生过3次古地震事件。根据测年结果,第1次古地震发生在(10.53±1.34)ka,BP至(6.12±0.76)ka,BP之间,造成F1和F2断面约1.7m的总垂直位错量; 第2次古地震发生在(5.38±0.68)ka,BP至(3.66±0.46)ka,BP之间,造成F1和F2断面约1.5m的总垂直位错量; 第3次古地震发生在(1.93±0.06)ka,BP至(1.40±0.17)ka,BP之间,造成F1和F2断面约1.3m的总垂直位错量。U5层形成至今,即(0.63±0.09)ka,BP之后,无地震事件。中国历史强震目录也没有相关记录。

4 讨论

4.1 活动速率

利用在区域上普遍存在的三级冲积扇上的陡坎高度和10Be宇宙成因核素年龄获得的断层垂直活动速率分别为: f3面形成以来(0.15±0.02)mm/a、 f2面形成以来(0.09±0.01)mm/a和f1面形成以来(0.21±0.03)mm/a。总体上看山前冲积扇上陡坎记录的晚更新世晚期以来的断层垂直活动速率为0.1~0.2mm/a。而在北大河的T5阶地上TC3探槽位置测量的地表陡坎高度约为3.0m,但由于陡坎下盘存在风成砂和坎前堆积,导致地表测量值偏小,利用探槽中古地表层U2计算的垂直位移量约4.5m,以及U2层光释光年龄(11.05±1.40)ka和T5阶地的10Be宇宙成因核素年龄(9.3±0.9)ka估计,垂直活动速率为0.41~0.48mm/a。利用T7面上8.5m的陡坎高度和10Be宇宙成因核素年龄(46.9±4.3)ka,获得的垂直活动速率为0.16~0.20mm/a,考虑到地貌测量的各处陡坎下盘均存在坎前堆积作用,探槽中获得的垂直位移量可能更代表真实情况。按照探槽中U2层垂直位移量(4.5m)与地表实测陡坎高度(3m)的比例3︰2估计,晚更新世晚期的垂直活动速率约为T7面获得的通过地表测量估计速率的1.5倍,即0.24~0.30mm/a。

4.2 古地震规律

2个探槽各揭露了3次古地震事件。将它们按照时间轴归纳到一起,由于各探槽地层年代的不同,可对应出4次古地震事件,且这2条断层可能存在同时破裂的情况(图7)。即事件2和事件3都在2个探槽中被发现(图7)。从探槽中揭露出多套风成粉砂层,而风成粉砂土常常大范围沉积,具有区域对比性。在TC2探槽的U3层测得的年龄区间为2.37~3.6ka,这与TC3探槽中的U4层测得的年龄区间1.94~3.66ka一致,应该为同一层风成砂。TC2探槽中最顶层U4层年龄为1.64ka,而TC3探槽中最顶层U5层年龄为1.40ka,也一致。事件2、 3和4分别发生在这2套风成砂形成之前、 之间和之后。考虑到2条地表陡坎相距约1.2km,相比断层10~20km的深度,当深部破裂传到地表,同时形成2条陡坎的可能性很大。因此,联合2个探槽年龄一起限制,玉门断裂全新世以来一共发生了4次古地震事件。这4次古地震分别发生在6.12~10.53ka,BP,3.6~5.38ka,BP,1.64~1.93ka,BP和0.63~1.64ka,BP。其中前2次地震可能与闵伟(2002)发现的7.2ka,BP和3.2ka,BP左右的2次古地震对应。4次古地震事件的复发间隔呈现出逐渐缩短的趋势,单次事件位移量没有明显区别,可能暗示玉门断裂活动性有增强的趋势。

图7 古地震事件复发间隔Fig. 7 Recurrence interval of paleoseismic events.

玉门断裂是祁连山北缘断裂向盆地内扩展的新生逆冲构造,这些最新的断层陡坎和揭露的古地震事件反映了祁连山北缘断裂带最新的构造活动。其构造样式类似于天山山前坳陷内的多排逆冲褶皱带。因此,这些古地震的发震构造应该为祁连山北缘断裂带。地震造成破裂的向前传递,并在玉门断裂到达地表,形成断层陡坎。

5 结论

本文通过对玉门断裂山前冲积扇面和北大河阶地的影像解译与断层陡坎的测量,以及对2条不同断层陡坎的探槽开挖工作,获得了以下几点认识:

(1)玉门断裂全新世以来的垂直活动速率为0.41~0.48mm/a,晚更新世晚期以来的垂直活动速率为0.24~0.30mm/a。并未发现明显的走滑特征。

(2)玉门断裂全新世以来共发生了4次古地震事件,这4次古地震分别发生在距今6.12~10.53ka、 3.6~5.38ka、 1.64~1.93ka和0.63~1.64ka。总体上表现出复发间隔逐渐缩短,活动性增强的趋势,并且每次古地震都可能造成多条陡坎的同时破裂。

致谢 感谢审稿人对本文的意见和建议!

陈柏林,刘建生,张永双,等. 2005. 玉门断裂全新世活动特征及其与玉门地震的关系 [J]. 地质论评,51(2): 138—142.

CHEN Bai-lin,LIU Jian-sheng,ZHANG Yong-shuang,etal. 2005. Activity of the Yumen Fault during the Holocene and its relation to the Yumen earthquake [J]. Geological Review,51(2): 138—142(in Chinese).

陈柏林,王春宇,宫玉良. 2008a. 河西走廊盆地西段玉门断裂晚新生代的活动特征 [J]. 地质通报,27(10): 1709—1719.

CHEN Bai-lin,WANG Chun-yu,GONG Yu-liang. 2008a. Late Cenozoic activity of the Yumen Fault in the western segment of the Hexi Corridor,NW China [J]. Geological Bulletin of China,27(10): 1709—1719(in Chinese).

陈柏林,王春宇,崔玲玲,等. 2008b. 祁连山北缘—河西走廊西段晚新生代逆冲推覆断裂发育模式 [J]. 地学前缘,15(6): 260—277.

CHEN Bai-lin,WANG Chun-yu,CUI Ling-ling,etal. 2008b. Developing model of thrust fault system in western part of northern Qilian Mountains margin-Hexi Corridor Basin during late Quaternary [J]. Earth Science Frontiers,15(6): 260—277(in Chinese).

陈杰,卢演俦,丁国瑜. 1995. 祁连山西段及酒西盆地地区第四纪构造运动的阶段划分 [J]. 第四纪研究,3: 263—271.

CHEN Jie,LU Yan-chou,DING Guo-yu. 1995. Stages of Quaternary tectonic movement in west Qilianshan Mountains and Jiuxi Basin [J]. Quaternary Sciences,3: 263—271(in Chinese).

陈文彬,刘百篪,徐锡伟,等. 1999. 祁连山西段玉门断裂晚第四纪活动特征及相关问题的讨论 [J]. 西北地震学报,21(4): 389—394.

CHEN Wen-bin,LIU Bai-chi,XU Xi-wei,etal. 1999. Activity of the Yumen Fault,western Qilian Mountains during late Quaternary and its implication to regional tectonic movements [J]. Northwestern Seismological Journal,21(4): 389—394(in Chinese).

方小敏,赵志军,李吉均,等. 2004. 祁连山北缘老君庙背斜晚新生代磁性地层与高原北部隆升 [J]. 中国科学(D辑),34(2): 97—106.

FANG Xiao-min,ZHAO Zhi-jun,LI Ji-jun,etal. 2005. Magnetostratigraphy of the late Cenozoic Laojunmiao anticline in the northern Qilian Mountains and its implications for the northern Tibetan plateau uplift [J]. Science in China(Ser D),48(7): 1040—1051.

傅开道,高军平,方小敏,等. 2001. 祁连山区中西段沉积物粒径和青藏高原隆升关系模型 [J]. 中国科学(D辑),31(增刊): 169—174.

FU Kai-dao,GAO Jun-ping,FANG Xiao-min,etal. 2001. Relationship model of sediment grain size and Tibetan plateau uplift in middle-west parts of Qilian Mountain [J]. Science in China(Ser D),44(S1): 210—217.

国家地震局地质研究所,国家地震局兰州地震研究所. 1993. 祁连山-河西走廊活动断裂系 [M]. 北京: 地震出版社.

The Institute of Geology,State Seismological Bureau,Lanzhou Institute of Seismology,State Seismological Bureau. 1993. Active Faults in Qilian Mountain and Hexi Corridor [M]. Seismological Press,Beijing(in Chinese).

黄华芳,郑国东,方国庆,等. 1993. 酒西盆地南缘推覆构造及其含油领域[J]. 石油与天然气地质,14(3): 181—190.

HUANG Hua-fang,ZHENG Guo-dong,FANG Guo-qing,etal. 1993. Nappe structures in south margin of Jiuxi Basin and its oil-bearing areas [J]. Oil and Gas Geology,14(3): 181—190(in Chinese).

李吉均,方小敏,马海洲,等. 1996. 晚新生代黄河上游地貌演化与青藏高原隆起[J]. 中国科学(D辑),26(4): 316—322.

LI Ji-jun,FANG Xiao-min,MA Hai-zhou,etal. 1996. Geomorphological and environmental evolution in the upper reaches of the Yellow River during the late Cenozoic [J]. Science in China(Ser D),39(4): 380—390.

罗浩,何文贵,王定伟,等. 2013. 祁连山昌马断裂晚更新世滑动速率[J]. 地震地质,35(4): 765—777. doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2013.04.007.

LUO Hao,HE Wen-gui,WANG Ding-wei,etal. 2013. Study on the slip rate of Changma Fault in Qilian Mountains since late Pleistocene [J]. Seismology and Geology,35(4): 765—777(in Chinese).

闵伟,张培震,何文贵,等. 2002. 酒西盆地断层活动特征及古地震研究[J]. 地震地质,24(1): 35— 44.

MIN Wei,ZHANG Pei-zhen,HE Wen-gui,etal. 2002. Research on the active faults and paleoearthquakes in the western Jiuquan Basin [J]. Seismology and Geology,24(1): 35— 44(in Chinese).

冉波,李亚林,朱利东,等. 2013. 青藏高原北缘新生代早期构造运动:来自酒西盆地始新世-渐新世的沉积学约束 [J]. 岩石学报,29(3): 1027—1038.

RAN Bo,LI Ya-lin,ZHU Li-dong,etal. 2013. Early tectonic evolution of the northern margin of the Tibetan plateau: Constraints from the sedimentary evidences in the Eocene-Oligocene of the Jiuxi Basin [J]. Acta Petrologica Sincia,29(3): 1027—1038(in Chinese).

宋春晖,方小敏,李吉均,等. 2001. 青藏高原北缘酒西盆地13Ma以来沉积演化与构造隆升 [J]. 中国科学(D辑),31(增刊): 155—162.

SONG Chun-hui,FANG Xiao-min,LI Ji-jun,etal. 2001. Tectonic uplift and sedimentary evolution of the Jiuxi Basin in the northern margin of the Tibetan plateau since 13 MaBP [J]. Science in China(Ser D),44(Suppl): 192—202.

宋廷光. 1989. 酒西盆地老君庙逆冲断裂带及演化 [J]. 石油与天然气地质,10(1): 75—82.

SONG Ting-guang. 1989. Laojunmiao thrust belt in Jiuxi Basin and its evolution [J]. Oil and Gas Geology,10(1): 75—82(in Chinese).

谭利华,杨景春,段烽军. 1998. 河西走廊新生代构造运动的阶段划分 [J]. 北京大学学报(自然科学版),34(4): 523—532. doi: 10.13209/j.0479-8023.1998.036.

TAN Li-hua,YANG Jing-chun,DUAN Feng-jun. 1998. Stages of Cenozoic tectonic movement in Hexi Corridor,Gansu Province [J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis,34(4): 523—532.

杨景春,谭利华,李有利,等. 1998. 祁连山北麓河流阶地与新构造演化 [J]. 第四纪研究,3: 229—237.

YANG Jing-chun,TAN Li-hua,LI You-li,etal. 1998. River terraces and neotectonic evolution at north margin of the Qilianshan Mountains [J]. Quaternary Sciences,3: 229—237(in Chinese).

尹崇军,曾佐勋,潘良云,等. 2007. 酒泉盆地南缘老君庙构造带构造特征及油气勘探方向 [J]. 石油地质,3: 22—27.

YIN Chong-jun,ZENG Zuo-xun,PAN Liang-yun,etal. 2007. The geological characteristic of Laojunmiao structure belt and the oil-gas exploration [J]. Petroleum Geology,3: 22—27(in Chinese).

尹光华,蒋靖祥,朱令人,等,2002. 阿尔金断裂乌尊硝段的现今活动速率 [J]. 大地测量与地球动力学,22(3): 52—55.

YIN Guang-hua,JIANG Jing-xiang,ZHU Ling-ren,etal. 2002. Present-day motion velocity of Wuzunxiao segment of Altyn Tagh Fault [J]. Journal of Geodesy and Geodynamics,22(3): 52—55(in Chinese).

王峰,徐锡伟,郑荣章. 2004. 用阶地测量方法探讨阿尔金断裂中段全新世滑动速率 [J]. 地震地质,26(1): 62—70.

WANG Feng,XU Xi-wei,ZHENG Rong-zhang. 2004. Study on Holocene strike-slip rates of the middle Altyn-Tagh Fault by terraces offset measurement [J]. Seismology and Geology,26(1): 62—70(in Chinese).

Burbank D W,Reynolds G H. 1984. Sequential late Cenozoic structural disruption of the northern Himalayan foredeep [J]. Nature,311: 114—118.

Coleman M. 1995. Evidence for Tibetan uplift before 14Ma age from a new minimum age for east-west extension [J]. Nature,374: 49—52.

Fang X M,Garzione C,Van der Voo R,etal. 2003. Flexural subsidence by 29Ma on the NE edge of Tibet from the magnetostratigraphy of Linxia Basin,China [J]. Earth and Planetary Science Letters,210(3-4): 545—560.

Harrson T M,Copeland P,Kidd W S F,etal. 1992. Raising Tibet [J]. Science,255(5052): 1663—1670.

Hetzel R. 2013. Active faulting,mountain growth,and erosion at the margins of the Tibetan plateau constrained by in situ-produced cosmogenic nuclides [J]. Tectonophysics,582: 1—24.

Hetzel R,Niedermann S,Tao M X,etal. 2006. Climatic versus tectonic control on river incision at the margin of NE Tibet:10Be exposure dating of river terraces at the mountain front of the Qilian Shan [J]. Journal of Geophysical Research,111: F03012. doi: 10.1029/2005JF000352.

Li Y L,Yang J C,Tan L H,etal. 1999. Impact of tectonics on alluvial landforms in the Hexi Corridor,Northwest China [J]. Geomorphology,28(3-4): 299—308.

Meyer B,Tapponnier P,Bourjot L,etal. 1998. Crustal thickening in Gansu-Qinghai,lithospheric mantle subduction,and oblique,strike-slip controlled growth of the Tibet plateau [J]. Geophysical Journal International,135(1): 1— 47.

Tapponnier P,Xu Z,Roger F,etal. 2001. Oblique stepwise rise and growth of the Tibet Plateau [J]. Science,294: 1671—1677.

Zheng H B,Powell C M,An Z S,etal. 2000. Pliocene uplift of the northern Tibetan plateau [J]. Geology,28(8): 715—718.

THE SLIP RATE AND PALEOEARTHQUAKES OF THE YUMEN FAULT IN THE NORTHERN QILIAN MOUNTAINS SINCE THE LATE PLEISTOCENE

LI An WANG Xiao-xian ZHANG Shi-min CHEN Zhi-dan LIU Rui ZHAO Jun-xiang LÜ Yan-wu

(TheKeyLaboratoryofCrustalDynamics,theInstituteofCrustalDynamics,

ChinaEarthquakeAdiministration,Beijing100085,China)

The Yumen Fault lies on the west segment of the north Qilian Fault belt and adjacent to the Altyn-Tagh Fault,in the north margin of the Tibet Plateau.The tectonic location of the Yumen fault is special,and the fault is the evidence of recent activity of the northward growth of Tibetan plateau. In recent twenty years,many researches show the activity of the Yumen Fault became stronger from the early Pleistocene to the Holocene. Because the Yumen Fault is a new active fault and fold belt in the Qilian orogenic belt in the north margin of the Tibet Plateau,it is important to ascertain its slip rate and the recurrence interval of paleoearthquakes since the Late Pleistocene. Using the satellite image interpretation of the Beida river terrace,the GPS measurement of alluvial fans in front of the Yumen Fault and the trench excavation on the fault scarps,two conclusions are obtained in this paper.(1)The vertical slip rate of the Yumen Fault is about 0.41~0.48mm/a in the Holocene and about 0.24~0.30mm/a in the last stage of the late Pleistocene.(2)Since the Holocene epoch,four paleoearthquakes,which happened respectively in 6.12~10.53ka,3.6~5.38ka,1.64~1.93ka and 0.63~1.64ka,ruptured the surface scarps of the Yumen Fault. Overall,the recurrence interval of the paleoseismic events shortens gradually and the activity of the Yumen Fault becomes stronger since the Holocene. Anther characteristic is that every paleoearthquake probably ruptured multiple fault scarps at the same time.

Qilian Mountains,Yumen Fault,slip rate,paleoearthquake

10.3969/j.issn.0253- 4967.2016.04.008

2015-11-11收稿,2016-03-02改回。

中国地震局地壳应力研究所基本科研业务专项(ZDJ2014-12)、 国家青年科学基金(41402185)与中国地震活断层探察:南北地震带北段项目(201408023)共同资助。

P315.2

A

0253-4967(2016)04-0897-14

李安,男,1983年生,2013年于中国地震局地质研究所获构造地质学博士学位,助理研究员,研究方向为活动构造与古地震、 构造地貌研究,电话: 010-62846731,E-mail: antares_lee@163.com。

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