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北天山乌鲁木齐转换区构造系晚第四纪活动性

作　者: 陈立春
导　师: 冉勇康
学　校: 中国地震局地质研究所
专　业: 构造地质学
关键词: Transform region Active tectonics Paleoearthquake Tectonic North Tianshan
分类号: P618.13
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

乌鲁木齐一带是北天山山前构造系东西向发生转换的地区。区内构造地表活动变形特征复杂,既有正向又有反向、既有逆断又有正断和走滑。论文工作试图尽量降低研究中的不确定性,以求对这些构造的晚第四纪活动性、构造之间的关系及其变形机制有所新的认知。开展的主要研究工作和采用的研究方法是:(1)研究区地貌时间标尺的建立针对测年问题,考虑到研究区第四纪地貌面非常发育,论文工作对这些地貌面展开了野外调查和3S技术数字地貌分析,在此基础上进行了区域性地貌面的划分与定年及其所蕴含的构造-气候-地表过程耦合关系分析,建立了研究区的地貌时间标尺。(2)几个主要地点的活动构造与古地震研究为了尽可能降低研究中的不确定性,针对研究区地貌和构造活动特点,论文工作开展了研究区1/5万活动断裂地貌单元填图技术和逆冲推覆型陡坎古地震识别技术的研究,之后,运用这些技术以及所建立的地貌时间标尺,对研究区几个代表性地点的活动构造与古地震进行了剖析。(3)研究区主要活动构造之间的关系分析本着构造系统、构造过程的思想,对研究区主要活动构造之间的空间与时序关系进行了尝试性的分析,并对北天山山前逆冲推覆构造系在乌鲁木齐一带的构造样式转换关系及其转换机制进行了初步探讨。(4)转换区主要构造晚第四纪活动性分析基于各研究点的活动构造与古地震研究结果以及研究区主要活动构造之间的时空关系分析结果,从构造系统与构造过程的角度,对转换区构造系的晚第四纪活动性进行了分析,在此基础上,对转换区的地震构造单元划分与未来地震危险性进行了初步探讨。取得的主要认识和结论如下:(1)研究区厘定的5级区域性地貌面为研究区的地貌时间标尺。区域性地貌面Ⅴ堆积时代约730～550kaB.P.,550kaB.P.进入间冰期后至约200kaB.P.之间,地貌体间歇性抬升,并演化为多级高基座阶地。区域性地貌面Ⅳ堆积时代约200～130kaB.P.,130kaB.P.进入末次间冰期后抬升成面,表层较广泛发育一稳定的古土壤层,直至74kaB.P.左右;区域性地貌面Ⅲ为研究区特有的“黄土帽子”面,第一次黄土过程约74～59kaB.P.;进入约59～55kaB.P.,黄土表层局部不完全钙壤化;第二次黄土过程约55～42kaB.P.。区域性地貌面Ⅱ约42～23kaB.P.,早期区域性地貌面Ⅳ和Ⅲ开始较大面积侵蚀下切,王家沟等二级河流形成,这些二级河流的侵蚀河道以及出山口的冲洪积扇形堆积即形成区域性地貌面Ⅱ的雏形;23～15ka间,区域性地貌面Ⅱ可能局部侧蚀加积;15～12ka,区域性地貌面Ⅱ下切成广泛的阶地面或戈壁平原,表层开始发育不完全钙壤,表层黄土也土壤化。区域性地貌面Ⅰ区域性地貌面Ⅱ大面积暴露成面后,经新仙女木事件,进入全新世,12～8.5ka间,河流以侧蚀堆积为主,8.5～4ka是全新世气候最适宜期,河流下切,形成现代戈壁以下的最广泛一级河流阶地。(2)北天山山前逆冲推覆构造系东西向转换是通过乌鲁木齐转换区构造系来实现的,转换区构造系以北倾的单斜构造为基本特征,第四纪活动表现为既有正向又有反向、既有逆断又有正断和走滑变形,并且,晚更新世以来部分反向断裂可能已发生负反转。其变形机制可解释为近南北向挤压沿先存构造面产生的变形分解以及由此产生的“斜交双向挤压挟持”模式。(3)转换区构造系地表活动构造可归为柴窝堡盆地南缘断裂与雅玛里克断裂、西山断裂组(含西山、四道岔NW向、王家沟、九家湾断裂组)-碗窑沟断裂、八钢-石化断裂、甘泉堡断裂几个序次以及板房沟断裂。其中,西山断裂组-碗窑沟断裂和甘泉堡断裂是构造系中最主要的全新世活动断裂,前者晚更新世晚期以来共发生过4次事件,依次为:事件Ⅰ,约(59.7～45.5)kaB.P.,沿九家湾断裂组地表正断变形;事件Ⅱ,约(38.8～37.9)kaB.P.,沿王家沟断裂组北侧3条断裂逆冲-褶皱变形;事件Ⅲ,约(27.5～23.2)kaB.P.,沿碗窑沟断裂逆冲-褶皱变形;事件Ⅳ,约(12～10.5)kaB.P,沿王家沟断裂组北侧3条断裂逆冲-褶皱变形、九家湾断裂组正断变形。大震的平均重复间隔约13ka,未来存在发生地表破裂的危险。甘泉堡断裂最新两次事件时间限定为:事件Ⅰ,约(51.1～50.3)kaB.P.以后、26.9kaB.P.之前,但更接近下限年龄,这次事件可能就是碗窑沟断裂的事件Ⅲ;事件Ⅱ,(14～11)kaB.P.,可能为来自其东侧阜康-吉木萨尔断裂地表事件的扰动。此外,论文也给出了各研究点翔实的断裂晚第四纪活动性活动参数以及关于地震构造单元划分与未来地震危险性的两点启示。

全文目录

作者简介  4
BRIEF INTRODUCTION TO THE AUTHOR  4-5
在读期间发表的主要论文  5
在读期间负责或参与的主要项目  5-6
摘要  6-9
Abstract  9-14
0 前言  14-20
  0.1 论文选题的研究意义  14-15
  0.2 研究现状与存在的主要问题  15-17
  0.3 论文的研究目标与拟解决的关键技术问题  17
  0.4 论文的研究思路、技术方法与研究内容  17-20
1 区域活动构造背景  20-58
  1.1 活动构造分区位置  20-24
  1.2 天山地区地球物理场与地壳结构  24-34
  1.3 区域地貌特征  34-36
  1.4 区域第四纪地层  36-39
  1.5 北天山山前活动构造  39-50
    1.5.1 北天山山前逆断裂-背斜活动构造系  39-47
    1.5.2 博格达逆冲推覆构造系  47-50
  1.6 北天山地震带地震活动特征  50-53
  1.7 现代地壳形变与构造应力场  53-58
2 研究区地貌时间标尺的建立  58-116
  2.1 地貌时间标尺研究思路的构建  58
  2.2 区域性地貌面的厘定  58-77
    2.2.1 研究区地貌遥感与数字地形分析  58-65
    2.2.2 研究区第四纪地貌特征分析  65-73
    2.2.3 区域性地貌面的厘定  73-77
  2.3 区域性地貌面形成年代的综合分析  77-115
    2.3.1 区域性地貌面相关堆积地层的年代学测试  77-85
    2.3.2 天山地区的第四纪区域构造事件  85-91
    2.3.3 北天山地区的第四纪气候与环境演化  91-110
    2.3.4 区域性地貌面与构造-气候的耦合关系及其形成年代  110-115
  2.4 小结  115-116
3 几个主要地点的活动构造与古地震研究  116-192
  3.1 研究区1/5 万填图与古地震识别技术的方法探讨  116-130
    3.1.1 1/5 万地貌填图技术  116-124
    3.1.2 汶川地震对研究区逆断层古地震研究的启示  124-130
  3.2 几个主要地点的活动构造与古地震研究  130-190
    3.2.1 西山南麓  130-139
    3.2.2 王家沟-八钢  139-153
    3.2.3 九家湾  153-159
    3.2.4 阜康甘泉堡  159-175
    3.2.5 柴窝堡南缘  175-184
    3.2.6 博格达山西北缘  184-190
  3.3 小结  190-192
4 乌鲁木齐转换区构造系晚第四纪活动性与地震构造单元划分  192-214
  4.1 北天山山前构造转换乌鲁木齐转换区的确立  192-203
    4.1.1 乌鲁木齐一带北天山山前构造样式的东西向转换  192-196
    4.1.2 乌鲁木齐转换区的确立  196-199
    4.1.3 构造转换机制探讨  199-203
  4.2 乌鲁木齐转换区构造系的晚第四纪活动性  203-209
    4.2.1 转换区内主要活动构造之间的空间与时序关系  203-206
    4.2.2 转换区构造系的晚第四纪活动性  206-209
  4.3 对乌鲁木齐一带防震减灾工作的启示  209-212
  4.4 小结  212-214
5 主要结论与结束语  214-217
  5.1 主要结论  214-216
  5.2 主要进展与创新点  216
  5.3 不足之处与下一步工作方向  216-217
主要参考文献  217-235
致谢  235-236

北天山乌鲁木齐转换区构造系晚第四纪活动性

内容摘要

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