阿尔金断裂中段南月牙山古地震地表破裂带及其构造意义

阿尔金断裂是青藏高原东北缘的一条重要的边界断裂,其几何结构和运动学性质对青藏高原的构造演化具有重要的指示意义。通过卫星影像解译和野外实地调查,在柴达木盆地西缘、索尔库里盆地南约10km的盐壳区发现一长约14km的古地震地表破裂带。该地震破裂带与阿尔金主走滑断裂近平行,根据几何形态大致可将其分为3段走向不同的次级段落,总体走向为N80°E,但局部段落的走向存在变化。该破裂带的构造样式以挤压隆起、次级断裂、裂槽、三角拉分盆地和断陷盆地为主要特征,多相间出现,是典型的走滑断层上的地震破裂带特征,文中利用野外活动断裂地质填图方法标绘了30余个挤压隆起体。另外,考察中还发现在多数挤压隆起上有多次地震重复活动的证据。根据附近盐壳钻孔年龄和地震裂缝中沉积物的年龄结果推测,最新一次地震事件发震时间的下限为全新世。该地震地表破裂带向E进入大通沟南山,其地貌特征表现为较连续的逆冲陡坎,而向W破裂带逐渐消失。通过地震反射剖面推测认为该破裂带向W与阿尔金断裂平顶山次级断裂相接。作为阿尔金断裂的1个构造节点,平顶山将部分应变传递到青藏高原内部的月牙山-大通沟断裂,其多次活动造成了月牙山东约14km长的地表破裂带。

汶川地震(Ms8．0)地表破裂及其同震右旋斜向逆冲作用

2008年5月12日14时28分,青藏高原东缘龙门山地区发生了震惊世界的汶川地震(MS8.0),地震不仅造成巨大的人员伤亡和财产损失,并形成了迄今为止空间上分布最为复杂、长度最大的逆冲型同震地表破裂带。通过多次野外考查表明,汶川地震(MS8.0)在龙门山断裂带上至少使两条NE走向、倾向NW的映秀-北川断裂和灌县-安县断裂同时发生地表破裂,并沿映秀-北川断裂产生的地表破裂带长度约275km,以逆冲运动伴随右旋走滑为其破裂特征,最大垂直位移量约11m,最大右旋走滑位移量至少约12m;沿灌县-安县断裂产生的地表破裂带长度约80km,表现为纯逆冲运动的破裂特征,最大垂直位移量约4m;另外发育一条长约6km呈NW走向连接于映秀-北川破裂带和汉旺破裂带的小鱼洞破裂带,以左旋走滑兼有逆冲运动为特征。地表破裂基本沿袭早先活动断裂带上,并使早先抬高的地貌更加抬高,表明龙门山地区地震在同一断裂带上重复发生过,并且无数次地震活动(包括类似汶川MS8.0地震的强震)的累积,逐渐形成了现今的龙门山。根据同震断裂面以及断裂面上的擦痕分析表明,汶川地震是由两次破裂事件叠加而成,初期破裂以逆冲运动为主,后期破裂以右旋走滑为主,这种破裂过程与地震波数据反演结果(陈运泰等,2008;Ji,2008;王为民等,2008)一致。在地表破裂带南段(映秀—清平段)叠加了两次不同性质的破裂过程,北段(北川—南坝段)只反映了第二次破裂事件的过程。利用长期滑移速率与汶川地震同震位移对比,估算出在龙门山断裂带上类似汶川地震(MS8.0)的强震复发周期为3000～6000a。通过对比研究,西昆仑山、阿尔金山和东昆仑山与龙门山具有很相似的转换挤压构造特征,斜向逆冲作用是青藏高原周缘山脉快速崛起的主要机制。

阿尔金断裂带对青藏高原北部生长、隆升的制约

大量的同位素年代学证据表明（古）阿尔金断裂带可能形成于三叠纪，后又经历了侏罗纪、白垩纪的强烈左旋走滑活动，自印度板块与欧亚大陆碰撞后阿尔金断裂再次活动。主要的走滑活动发生在：（1）245～220Ma；（2）180～140Ma；（3）120～100Ma；（4）90～80Ma；（5）60～45Ma（6）渐新世至中新世；（7）上新世至更新世以及（8）全新世。沿阿尔金断裂带，伴随左旋走滑活动形成一系列的逆冲断裂和正断裂，反映走滑过程中伴随隆升作用的存在，并且形成自北向南包括祁连山、大雪山、党河南山、柴北缘山、祁漫塔格山和昆仑山，表明阿尔金断裂带制约着青藏高原北部的生长和隆升。阿尔金断裂带东、西两端的白垩纪和新生代火山活动是断裂走滑活动的响应。

西昆仑山前冲断带晚新生代构造地貌特征

在卫片解译、DEM数据处理、地形图分析与剖面制作的基础上,结合野外构造地貌考察与观测,对西昆仑山前冲断带的构造地貌特征进行了定量、半定量的研究。沿山前发育系统的水系变化、冲积扇变化、不对称背斜、大规模正断裂、不对称河流阶地等典型的构造地貌,表明这条由南向北逆冲的冲断带在扩展过程中存在着由西向东迁移的特征。冲断带的东西分段以桑株河为界,以西发育固满背斜,其构造样式为向北的逆冲伴随向南的反冲;以东发育一系列不对称的背斜,表现出明显的由南向北逆冲的特征,地表无明显的反冲构造出现。利用生长地层和河流阶地估算了西昆仑山的隆升速率:晚上新世—早更新世以来的最低隆升速率为0.21～0.25mm/a,100ka以来的隆升速率为1.5mm/a。

青藏高原西北缘晚新生代的隆升特征——来自西昆仑山前盆地的沉积学证据

对西昆仑北缘山前盆地新生代沉积特征的研究结果表明,沿西昆仑山前发育的各沉积序列的垂向特征相似:古新世—中新世早期为石膏层、含瓣腮化石的石灰岩和紫红色较细粒的碎屑岩沉积,指示了海相和海陆过渡相较平静的沉积环境;中新世晚期—上新世初期开始出现陆相磨拉石,指示了陆相非平静的沉积环境,砾石的直径由下至上呈增大趋势,可能反映了西昆仑山体不断隆升,其间相对稳定的层段可能是构造运动间歇期或平稳期的沉积,指示了脉动式的隆升模式;磨拉石底部砾石的成分以沉积岩为主,向上火成岩和变质岩砾石逐渐增多,表明剥蚀程度不断加深。根据磨拉石建造的特征,判断剥蚀量和剥蚀强度自西向东有减小和变弱的趋势,可能暗示了西昆仑山晚新生代隆升有自西向东由强变弱的过渡特征。该结论与本区构造地貌学的研究结果一致。