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JGR-Solid Earth: 甘肃北山南缘北河湾断裂晚第四纪活动性:对板内地区地壳稳定性和高原向北扩展的意义

2019-11-04

 青藏高原东北缘祁连山的隆升和向外扩展代表了高原现今构造变形和造山的最?#38470;?#27573;(Tapponnier et al., 2001; Zhang P. et al., 2004)。山体低温热年代学、盆地沉积地层的磁?#32536;?#23618;研究、古水流?#27835;?#31561;揭示了祁连山在中新世中期开始发生快速隆升以及随后向北逐渐扩展(Jolivet et al., 2001; Fang X. et al., 2005; Zheng D. et al., 2010, 2017; Wang W. et al., 2016a, b)。于~2Ma,地壳变形前缘已经抵达了河西走廊北侧的金塔南山-合黎山一带(Gao et al., 2001; Zheng W. et al., 2013)。那么,第四纪以来祁连山-河西走廊构造带是否会继续向北扩展?构造活动是否已经影响到河西走廊北侧稳定的北山地块?如果北山地区发生了第四纪构造变形,那?#20174;质且院?#31181;构造样式来呈现?

针对以上问题,活动构造研究室杨晓平研究员课题组与詹艳研究员课题组、美国东?#30340;?#29380;格州立大学Dickson Cunningham教授共同合作,对北山南缘的北河湾断裂开展了活动构造定量研究和跨断层大地电磁探测工作,以获得断裂晚第四纪活动性以及河西走廊-北山地区深部断层几何结构。研究主要结论如下:

(1)北河湾断裂是一条长约20km的全新世左旋走滑断裂,挑战了前人关于北山晚新生代以来(尤其是?#38470;?#32426;以来)构造不活动的传统观点。断裂~160 ka以来的左旋走滑速率和~6 ka以来的逆冲速率?#30452;?#20026;0.18-2.69 mm/a和 ~0.35 mm/a。震级-位错统计关系给出了断裂发生地震的潜在震级为6.5。

(2)跨北河湾断裂的大地电磁探测剖面揭示断层呈陡立的低阻带,向下延伸切穿了下地壳。不支持北河湾断裂在深部向南与阿尔金断裂-金塔南山断裂系相连。

 (3)遥感影像?#27835;?#26174;示,北河湾断裂东西两侧发育大量的第四纪地表破裂,包括断层陡坎、挤压脊、位错水系、限制性弯曲、切割岩性走滑带等,?#29976;?#20102;存在一个长约150km+的左旋走滑构造带(Southeast Beishan Wrench Belt),这与北山内部的?#20999;?#23777;断裂带、马鬃山断裂带等共同调节和吸收了北山内部构造变形(Cunningham, 2013)。

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图1 祁连山-北山深部断层结构.  祁连山北缘断裂(NQTFZ) 改?#32536;?#38663;反射剖面、GPS反演深部结构结果以及大地电磁剖面(Zuza et al., 2016; Allen et al., 2017; Gao et al., 2001; Xiao et al., 2011). 北部边界断裂改自 Gao et al. (2001).  断层名称:阿尔金断裂- ATF; 北河湾断裂-BHWF (论文研究断层); 凳凳山断裂-DDSF; 佛洞庙-红崖子断裂-FHF; 海原断裂-HYF; 金塔南山断裂-JTNSF; 玉门断裂-YMF。 河西走廊-北山大地电磁探测剖面为本次研究成果之一。

上述研究成果发表在:

Yang, H., Yang, X.*, Zhan, Y., Cunningham, D.*, Zhao, L., Sun, X., Hu, Z., Huang, X., Huang, W. and Miao, S., 2019. Quaternary Activity of the Beihewan Fault in the Southeastern Beishan Wrench Belt, western China: Implications for crustal stability and intraplate earthquake hazards north of Tibet. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. https://doi.org/10.1029/2018JB017209


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