利用河流阶地限定活动褶皱的类型和生长机制:运动学模型

与生长地层类似,在活动褶皱生长发育过程中形成的河流阶地堆积、阶地面与褶皱陡坎记录了褶皱发育的详细过程,其基本几何结构主要受控于下伏褶皱生长的机制与类型。文中讨论了简单膝折带迁移(恒定翼间角)生长断弯褶皱与断展褶皱、翼旋转(恒定翼长)滑脱褶皱、膝折带迁移滑脱褶皱、膝折带迁移-翼旋转联合作用以及弧形弯曲枢纽膝折带迁移褶皱作用下河流阶地的几何结构以及阶地面与下伏基座岩层间的角度关系,提出了这几类褶皱生长与河流阶地相互关系的运动学模型,同时考虑了河流加积和下切侵蚀作用对河流阶地最终几何结构的影响。在这些模型中,变形河流阶地和褶皱陡坎的基本几何结构既具有相似之处,也有截然不同之处。因此,通过对河流阶地和褶皱陡坎的细致填图、测量和测年,不仅可推断其下伏活动褶皱的生长变形机制,而且可以估算褶皱的隆升速率和控制褶皱生长的断层的滑动速率。

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。