天山内部走滑断层晚新生代活动特征研究——以开都河断裂为例

【作者】 黄伟亮； 杨晓平；

【机构】 长安大学地质工程与测绘学院西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室； 中国地震局地质研究所活动构造与火山重点实验室；

【摘要】 天山作为典型的陆内再生造山带,研究其现今内部断裂的变形特征和活动速率对于认识整个天山造山带的应变分配方式和变形过程具有重要意义。现今天山活动构造的研究大部分集中在天山两侧向盆地扩展的前缘部分,然而对于天山内部活动构造的定量化研究并不多见。天山内部发育有多条NW-SE向右行走滑断裂(如:塔拉斯费尔干纳断裂、博罗科努断裂、开都河断裂)和ENE-WSW向左行走滑断裂(如:克敏断裂、那拉提断裂)切割山体内部,表现出线性笔直的槽谷型地貌或作为基岩山体和山间盆地的边界断裂所存在。这些走滑断裂两盘地层多以古生代基岩地层为主,断裂不易发生变形,震间中小地震活动性偏弱,但天山内部的强震活动却与这些断裂关系密切。因此精细化厘定这些断裂的活动速率和活动特征是认识现今天山内部变形方式和造山过程的重要环节,也对于理解天山内部强震发生地点和构造条件具有重要的现实意义。本研究聚焦于对南天山内部一条NW-SE向右旋走滑断裂—开都河断裂的研究,开都河断裂自大尤鲁都斯盆地南缘开始向SE延伸,切穿南天山焉耆盆地内部,在盆地西南部形成线性连续且笔直的陡坎地貌,尤其是断层在穿过中晚更新世两期洪积扇时断错了扇体上一系列不同时代的河流冲沟,形成从3-248 m不等的右旋位错量。利用无人机沿断裂对近12 km线性构造地貌进行了条带状航拍,建立了分辨率高达0.25 m的数字地形数据。精确测量了近120个典型右旋位错值,发现其位错峰值主要集中在5.5 m、9.6 m、14.7 m、21.3 m、26.4 m、29.4 m、34.2 m、39.6 m,总结认为开都河断裂单次地震右旋走滑位移量大致在4~5 m之间。此外,利用原地宇宙成因核素深度剖面法测定断错洪积扇面的暴露年龄为~235.7 ka,对应MIS 8-7阶段。结合所测量到冲沟最大的右旋位移量248 m,得到开都河断裂晚更新世以来最小右旋走滑速率在~1 mm/a。通过与天山内部其余活动构造变形速率和发震能力的对比,发现开都河断裂等系列走滑型活动断裂是现今调节天山内部构造变形的主要吸收构造,未来具备强震发生能力。更多还原