和靜逆斷裂-褶皺帶的第四紀構(gòu)造地貌與側(cè)向擴展

黃偉亮 楊曉平 李 安 張 玲

(中國地震局地質(zhì)研究所，國家地震活動斷層研究中心，北京 100029)

和靜逆斷裂-褶皺帶的第四紀構(gòu)造地貌與側(cè)向擴展

黃偉亮 楊曉平*李 安 張 玲

(中國地震局地質(zhì)研究所，國家地震活動斷層研究中心，北京 100029)

位于天山南麓焉耆盆地北緣的和靜逆斷裂-褶皺帶是天山地區(qū)的一個最新的變形帶。通過對褶皺帶西段夏爾木登背斜、哈爾莫頓背斜區(qū)遙感衛(wèi)星影像(ETM+)和分辨率為25m的數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)解譯分析，并結(jié)合野外考察，對兩個背斜的地形橫剖面、縱剖面，水系發(fā)育特征，兩翼11個小型匯水盆地的水系密度、面積高度曲線和積分值分析表明，夏爾木登背斜和哈爾莫敦背斜在第四紀時期發(fā)生了隆升，而且夏爾木登背斜先于哈爾莫敦背斜開始隆升。夏爾木登背斜自中部向東西兩側(cè)擴展，哈爾莫敦背斜則自西向東擴展。第四紀構(gòu)造活動是驅(qū)動橫穿兩個背斜的一系列河流向東遷移的驅(qū)動因素，并形成一系列自西向東谷底高程逐漸降低的風口。夏爾木登背斜兩翼匯水盆地的河流水系密度自中部由5.37km-1分別向東西兩側(cè)降低到2.65km-1和3.07km-1，盆地內(nèi)的沖溝坡度角也逐漸由中部向兩側(cè)變陡。而哈爾莫敦背斜表現(xiàn)出以垂向的構(gòu)造隆起和向東的側(cè)向生長為主的變形模式，水系密度自西向東逐漸降低，由3.87km-1降低到2.37km-1，沖溝坡度角由4°上升到6°，面積高度曲線由S形逐漸變?yōu)橄蛏贤蛊?，積分值也由0.45增加到0.76。此外，自西向東橫穿背斜的11條地形橫剖面指示了褶皺的高度由西向東逐漸遞減，也證明了和靜逆斷裂-褶皺帶整體自西向東的側(cè)向擴展變形。

第四紀 褶皺隆升 側(cè)向擴展 面積高度曲線 焉耆盆地 天山

0 引言

活動斷層研究主要通過觀察其斷錯年輕地層以及斷層所造成的地貌(如:斷層陡坎、斷塞塘、斷錯的階地及河流等)來確定其活動參數(shù)。對于在地震時未造成地表破裂，年輕的沉積地層未受到斷錯的隱伏逆斷層，我們很難鑒定其活動性，除非有淺部詳細的地震反射資料作為支持(Stein et al.，1984)。故而，研究隱伏逆斷層上盤的活動褶皺的變形特征有助于了解斷層的活動習性，尤其在隱伏斷層側(cè)向擴展的研究中，發(fā)育在隱伏斷層上方的活動褶皺可作為斷層擴展方向及速率的一個指示標志(Keller et al.，1998;付碧宏等，2010)。

褶皺側(cè)向生長的研究起始于Shelton(1966)對圣安德列斯地區(qū)的研究，最近10年來有諸多學者對此進行了精細化的研究(Keller et al.，1998，Delcaillau et al.，1998，2007)。褶皺的側(cè)向生長可能是目前所認識到的運動速率最快的構(gòu)造變形方式，其速率比褶皺抬升或縮短速率大一個數(shù)量級，可達每年幾個 cm(Keller et al.，1998;Delcaillau et al.，1998;Chen et al.，2007;李濤等，2011)。Keller(1998)指出，沿著褶皺擴展方向，在褶皺軸部因為河流的不斷遷移而形成一系列的風口，風口的高程會隨著褶皺的擴展方向而不斷降低。Delcaillau(1998)認為褶皺擴展的地形地貌學標志包括:沿褶皺擴展方向地形起伏線的不斷降低，匯水盆地內(nèi)面積高度積分值的逐漸增加、水系密度的逐漸減小和河流坡度角的變化。Jaskon(1996)提出，沿著褶皺擴展方向區(qū)域水系流向會偏向于擴展方向，地貌面會逐漸變年輕，兩翼的旋轉(zhuǎn)角度會逐漸降低。Keller(1999)在此研究的基礎(chǔ)上認為，側(cè)向擴展是褶皺生長的重要部分，包括樞紐的側(cè)向遷移和兩翼的不均勻旋轉(zhuǎn)兩種機制。隱伏逆斷層與斷彎褶皺及斷層擴展褶皺所構(gòu)成的逆沖褶皺帶往往會產(chǎn)生大的地震，如1902年阿圖什8??級地震，1906年瑪納斯7.7級地震和1985年烏恰7.4地震就發(fā)生在活動逆斷裂-褶皺帶中，因此對斷層相關(guān)褶皺的詳細研究有助于評價一個地區(qū)的地震危險性。

本文選取了褶皺區(qū)內(nèi)的河流水系形態(tài)特征、地形縱剖面、匯水盆地內(nèi)水系密度值變化、河流坡度角變化、面積高度積分曲線形態(tài)及數(shù)值等定量參數(shù)，通過這些參數(shù)的定量計算，來表現(xiàn)褶皺側(cè)向遷移的方向及過程，從而為研究和靜逆斷裂-褶皺帶第四紀構(gòu)造活動特征提供重要信息。

1 地質(zhì)背景

天山是橫亙于中亞地區(qū)的一條重要的造山帶，總體呈EW向延伸，向東收斂，向西撒開，全長3，000多km(鄧起東等，2000)。天山造山帶是古生代末期塔里木板塊和哈薩克斯坦板塊碰撞拼貼形成的造山帶(鄧起東等，2000;楊曉平等，2008)，新生代印度和歐亞板塊碰撞的遠程效應(yīng)，導致天山造山帶重新活動，發(fā)生陸內(nèi)造山運動并再次隆升(Molnar et al.，1975;Tapponnier et al.，1979)，同時向兩側(cè)前陸盆地擴展，在天山兩側(cè)的盆山交界地帶形成多個逆沖褶皺帶(鄧起東等，2000)。

和靜逆斷裂-褶皺帶位于焉耆盆地北緣(圖1)，距離古生代天山褶皺帶僅3～5km。褶皺帶西起自NW向的天山古隆起，東至水磨坊，走向近EW。全長約75km，南北寬約8km，屬于天山山前第一排褶皺帶。和靜逆斷裂-褶皺帶自西向東大致分為5個次級活動背斜，分別是夏爾木登背斜、哈爾莫敦背斜、阿爾夏特背斜、浩特哈那背斜、其根額勒背斜。各個次級背斜的傾伏端界限明顯，可以區(qū)分出各個背斜的影響范圍。其中，位于褶皺帶西段的夏爾木登和哈爾莫敦兩個背斜為本文的重點研究區(qū)，兩個背斜地表出露的地層有上新統(tǒng)葡萄溝組泥巖(N2)、下更新統(tǒng)西域組礫巖()、中更新統(tǒng)粗礫巖)、上更新統(tǒng)砂礫石()和全新統(tǒng)砂礫石沖洪積物(Qh)。

夏爾木登背斜為一南翼陡(傾角達70°～75°，部分地段甚至向北倒轉(zhuǎn))、北翼緩(傾角3°～15°)的不對稱背斜。背斜核部均勻出露上新統(tǒng)灰白色泥質(zhì)砂巖和砂礫巖，兩翼分布下更新統(tǒng)西域組礫巖()，在地形上往往構(gòu)成突出的山梁，成為兩翼坡面流的分水嶺 (圖4a)。南北兩翼對稱發(fā)育一系列的沖溝，均向周圍呈輻射狀散開，長度3km左右，寬度50m左右，其中夏爾木登背斜中部的愛列開尼阿門溝(圖1，R1)切穿了整個背斜。哈爾莫敦背斜區(qū)褶皺核部出露的最老地層為上新統(tǒng)葡萄溝組泥巖(N2)，僅出露在背斜最西段深切的溝谷中(圖5b)，兩翼為下更新統(tǒng)西域組礫巖()，背斜南翼陡(傾角約75°)，北翼緩(傾角約10°)，也表現(xiàn)出不對稱的褶皺構(gòu)造。夏爾木登和哈爾莫敦背斜前翼出露活動逆沖斷裂及發(fā)育斷層陡坎，長約44km，出露的活動逆沖斷裂均斷錯了晚更新世、全新世沖洪積礫石層，并在背斜的部分地區(qū)形成30cm高的斷層陡坎。通過對背斜幾何形態(tài)分析，夏爾木登背斜和哈爾莫敦背斜均為斷層擴展褶皺，在背斜頂部還發(fā)育與逆斷裂-褶皺帶伴生的反沖逆斷層、彎矩斷層和彎滑斷層。和靜逆斷裂-褶皺帶變形起始于早更新世中晚期，吸收的最大縮短量為1.79km，最大構(gòu)造隆升幅度可達1，000m(李安，2011)。

圖1 南天山和靜逆斷裂-褶皺帶地質(zhì)構(gòu)造解譯圖Fig.1 Landsat 7 ETM image showing stream system and structural features in the Hejing thrust-and-fold belt，south Tianshan.

2 背斜水系分布特征和面積高度積分曲線

一個地區(qū)的巖石性質(zhì)和持續(xù)性的構(gòu)造活動會影響該區(qū)河流系統(tǒng)的幾何形態(tài)。在新構(gòu)造非?；钴S的地區(qū)，像中國天山(Burbank et al.，1999)和新西蘭 Otago中部(Jackson，1996)，活動構(gòu)造演化可以通過水系分布及第四紀期間的河流歷史被記錄下來。而同一地區(qū)不同匯水盆地的面積高度積分曲線之間的比較表現(xiàn)了構(gòu)造與地貌之間的關(guān)系，積分曲線與匯水盆地的成熟度有關(guān)，也反映了盆地相對年齡的大小。構(gòu)造活動可以使一個地貌面暴露而接受侵蝕，這可以通過積分曲線形態(tài)上的變化來反映。

2.1 基本原理

Burbank(1999)對于褶皺隆升及側(cè)向擴展與河流之間的相互關(guān)系用一個簡單的模型進行了說明(圖2)，當2條先成河流經(jīng)褶皺隆起區(qū)時，河流可以通過下切年輕的地層來維持自身的形態(tài)，而與此同時河床距離周圍地形的高度會增加，形成一個出水口(water gap)。當隨著背斜隆升的加劇，河流遭遇抗侵蝕力比較強的老地層時，河流因為無法繼續(xù)通過下切侵蝕的方式流經(jīng)背斜，而向褶皺側(cè)向擴展的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，隨著偏轉(zhuǎn)的發(fā)展，原先的支流會被截斷，之前的出水口會被廢棄形成風口(wind gap)，河流的上游會增加許多匯水盆地，直到河流擁有充足的水量可以在褶皺還未側(cè)向生長到的地方橫切形成一條新的出水口。在這一過程中會形成許多圍繞褶皺周圍低洼地區(qū)的局部水流，對于許多褶皺而言，水流在經(jīng)過褶皺的地方不斷發(fā)生偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生了一系列的風口(圖2)，風口逐漸降低的方向代表了褶皺遷移的方向。

圖2 河流與褶皺的相互作用(Burbank，1999)Fig.2 Formation of wind and water gaps across a growing anticline(after Burbank et al.，1999).

另一個能代表褶皺遷移方向的指標為褶皺兩翼匯水盆地內(nèi)的面積高度積分曲線的形態(tài)和數(shù)值，Strahler(1952)提出以河流匯水盆地的相對高度比(h/H)為縱軸、相對面積比(a/A)為橫軸繪出的曲線(圖3)被稱為匯水盆地的面積高度曲線(hypsometric curve)。面積高度曲線以二維的面積高度曲線架構(gòu)來描述地表三維的體積殘存率，其中h為匯水盆地內(nèi)某一高程與最低高程的高差，H為該匯水盆地的最大高差，a為匯水盆地內(nèi)某一高程的截面積，A為該匯水盆地最低高程的截面積。面積高度曲線下方的面積即為面積高度積分值(hypsometric integral，HI)，代表了該匯水盆地的原始地形面在受到風化、侵蝕作用后所殘留在地表的土地體積比例。其簡易計算方程為

Hmean與(Hmax-Hmin)分別代表匯水盆地的平均高程與高差(Drop)，故其又被稱為匯水盆地的高程起伏比。

從面積高度積分曲線的形態(tài)可以了解該匯水盆地的地形演化歷史(Strahler，1952;Ohmori，1993;Willgoose，1994)。Strahler(1952)以地形侵蝕循環(huán)為依據(jù)，認為地表經(jīng)迅速的造山抬升后，構(gòu)造活動便停止作用，地表因河流侵蝕作用，匯水盆地的面積高度積分值隨著演化時間的增長而逐漸降低，演育階段的幼年盆地風化侵蝕程度低，面積高度積分曲線呈現(xiàn)出凸形，積分值也較高(∫＞0.6);老年階段的匯水盆地因其風化侵蝕程度較高，積分曲線會呈現(xiàn)凹形，面積高度積分值較低(∫＜0.4);若積分曲線呈現(xiàn)S形或是近直線型，則表示匯水盆地演育至壯年期(0.4＜∫＜0.6)。在抬升作用強烈的天山地區(qū)，匯水盆地的面積高度積分值則反映了匯水盆地同時受到持續(xù)抬升與侵蝕的結(jié)果，不能單純以地形侵蝕循環(huán)解釋，強烈抬升作用常使匯水盆地演育階段停留在幼年-壯年期，其面積高度積分值亦很高(陳彥桀，2004)。文中研究所用匯水盆地都反映了短期構(gòu)造隆升對其的影響，它們的面積高度積分曲線不僅僅表達了“地貌演化的循環(huán)”(Strahler，1952)，而且更是對背斜擴展方向的一種反映。

圖3 匯水盆地面積高度積分的定義和計算方式(Strahler，1952)Fig.3 Figure of reference in percentage hypsometric analysis(after Strahler，1952).

Delcaillau(1998)在研究臺灣中央山脈西麓的Pakuashan背斜時，通過對積分曲線形態(tài)的分析和積分值的計算，認為積分值由北向南從0.42上升到0.67反映了Pakuashan背斜由北向南的縱向擴展變形。前人研究喜馬拉雅前陸沖斷帶處的Chandigary背斜時，也同樣通過面積高度積分曲線的形態(tài)變化和積分值的增加，證明了Chandigary背斜由西北向東南的側(cè)向生長過程(Delcaillau et al.，1998;Wilkerson，2002)。

本文通過野外實地調(diào)查和利用遙感衛(wèi)星影像(ETM+)、中巴地球資源衛(wèi)星影像，分辨率為25m的數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)解譯分析，獲得了夏爾木登背斜、哈爾莫敦背斜地形橫剖面和縱剖面(圖4，5)，并利用ArcGis 9.2工作平臺和Rivertools 2.4軟件對背斜區(qū)水系網(wǎng)格進行了提取，并繪制了褶皺南北兩翼的水系分布圖(圖4a，5a)。

2.2 夏爾木登背斜區(qū)水系特征與面積高度積分曲線

圖4 夏爾木登背斜地質(zhì)地貌圖Fig.4 Geologic and geomorphic characteristics of the Xiaermudeng anticline.

圖5 哈爾莫敦背斜地質(zhì)地貌圖Fig.5 Geologic and geomorphic characteristics of the Haermodun anticline.

東西向展布的夏爾木登背斜是一個明顯的不對稱背斜，具有北翼緩、南翼陡的特點，核部上新統(tǒng)砂礫巖呈EW向集中分布在背斜頂端，從背斜中部向四周過渡到下更新統(tǒng)西域組礫巖。從地形縱剖面來看，背斜山脊的高程由西向東先表現(xiàn)為在1400～1 500m范圍內(nèi)波狀起伏，并在此達到了背斜地形最高點，背斜核部地形由于河流侵蝕而形成的低洼部分應(yīng)是原來的古河道;現(xiàn)在由于背斜從核部向兩側(cè)的隆升而導致流經(jīng)核部的河流發(fā)生向東的側(cè)向遷移，使得原來核部的河道被廢棄，形成了一個風口(圖4c，WGa.R1)，原來的河流發(fā)生向東的偏轉(zhuǎn)，匯入背斜北翼底部的支流，從東邊的哈布奇勒出水口(圖4c，WG.R2)流出。根據(jù)橫穿背斜軸部的5條地形橫剖面(圖4d)，發(fā)現(xiàn)地形起伏具有由西向東逐漸減小的趨勢，由于背斜西端與NW向的天山古隆起和天山相連，從而導致背斜西段地形高度明顯大于中部和東部，西高東低的地形也制約著流經(jīng)夏爾木登背斜西部的河流發(fā)生區(qū)域上的向東偏轉(zhuǎn)，故而在背斜西部出現(xiàn)了水流偏轉(zhuǎn)方向與褶皺隆升方向不一致的現(xiàn)象。

R1風口以西的夏爾木登背斜(圖4a)，3個匯水盆地面積在1～2km2，具有較高的水系密度值(單個匯水盆地內(nèi)河流的總長度與該盆地的面積之比)3.07～3.65km-1，3個匯水盆地的面積高度積分曲線表現(xiàn)為從上凹下凸的S形向近直線形過渡，積分值∫＜0.5。盆地起伏度不大，均＜70m，背斜南北兩翼主干河流方向為S10°E、N10°E。在背斜兩翼分布較為狹窄的V字形沖溝，這些沖溝基本具有向上凸起的縱剖面，沖溝的平均坡度角在5°左右。在風口(圖4c，WGa.R1)以東、哈布奇勒出水口(圖4c，WG.R2)以西的背斜核部，南北兩翼較為對稱，匯水盆地的面積均在0.7km2左右，盆地起伏在90m左右。河流水系在南北兩翼表現(xiàn)為相互平行的特點，北翼匯水盆地內(nèi)水系密度為5.37km-1，面積高度積分曲線表現(xiàn)為向上凸起，積分值為0.59;南翼匯水盆地內(nèi)水系密度為2.94km-1，面積高度積分曲線為近直線型，積分值為0.48。背斜南北兩翼的主干河流流向分別為N10°E和S，并且表現(xiàn)出具有較緩坡度的年輕沖溝(平均坡度角3.5°左右)切割背斜兩翼(圖3a)。在背斜的最東端，哈布奇勒出水口(R2)以東，水系表現(xiàn)出向周圍輻射的模式，這說明了此處應(yīng)是背斜的末端，匯水盆地面積0.5km2，水系密度為3.38km-1，面積高度積分線為近直線型，積分值為0.48。盆地起伏度在80m左右，沖溝坡度角接近4°，在背斜表面表現(xiàn)為深切的V字形溝槽。

從地貌學角度來看，最新的構(gòu)造隆起和背斜的側(cè)向遷移通過水系的異常變化被記錄下來，但是由于背斜西端與NW向的天山古隆起相連，使得背斜西段整體在地形上要遠遠高于背斜中部和東部，而這一影響導致本應(yīng)由背斜核部向兩側(cè)遷移的河流發(fā)生了整體的向東偏轉(zhuǎn)，同時也造成了面積高度積分曲線及數(shù)值在背斜的西、中、東3段變化不明顯，使得這一指標不能很好地反映褶皺擴展的方向。但從褶皺兩翼匯水盆地內(nèi)的水系密度來看，背斜中部的水系密度向兩側(cè)逐漸減小，河流坡度也逐漸變陡，這說明中部的匯水盆地達到了相對穩(wěn)定的平衡階段，而背斜西部和東部的匯水盆地表現(xiàn)出起伏度大和陡峭的河流坡度角，這是由于背斜向兩側(cè)的擴展作用，西部和東部正在經(jīng)歷構(gòu)造抬升和侵蝕加劇的階段。

2.3 哈爾莫敦背斜區(qū)水系特征與面積高度積分曲線

哈爾莫敦背斜走向EW，長17km，南北最寬處為4.2km。在衛(wèi)星影像上清楚地表現(xiàn)出褶皺的地形特點，以及水系網(wǎng)格和水系偏轉(zhuǎn)而廢棄形成的風口(圖5a)。基于野外調(diào)查研究和DEM解譯分析，哈爾莫敦背斜由西至東由3個部分組成(圖5a，S1～S3)，背斜僅在西段(圖5a，S1)交倫勒鐵倫蓋溝(圖5c，WGa.R4)的深切溝底出露上新統(tǒng)葡萄溝組泥巖，其余大部分地區(qū)為晚更新世沉積礫石層(Q3P)不整合覆蓋在葡萄溝組(N2)和西域礫巖(Q1P)之上。2條流向南的河流橫穿了哈爾莫敦背斜，其中S1頂部的交倫勒鐵倫蓋溝(R4)和S2頂部的古河道(R6)顯示了曾經(jīng)有河流從此處橫穿背斜，但是現(xiàn)在均被廢棄形成風口(圖4c，WGa)。風口的存在與褶皺的隆起和側(cè)向生長關(guān)系緊密，我們認為均是由于哈爾莫敦背斜的隆起和向東的側(cè)向生長，使得原來的河流向東發(fā)生偏轉(zhuǎn)，分別從現(xiàn)今的哈爾莫敦出水口和黃水溝出水口流出(圖5c，WG.R5;WG.R7)，而原來廢棄的河道形成風口(圖5c，WGa.R4;WGa.R6)。從橫穿背斜軸部的5條地形橫剖面來看(圖5d，6～11)，地形起伏具有由西向東逐漸減小的趨勢，背斜軸部海拔的極大值由1，365m降低到1，244m。值得注意的是，分布在 S1和 S2頂部的古河道(圖5c，WGa.R4;WGa.R6)的海拔高度一致，均在1，260m左右，這預(yù)示在這一歷史時期構(gòu)造運動發(fā)生了很大的變化，哈爾莫敦背斜在這一時期的隆升和側(cè)向擴展的速度與之前不同，因此造成這2條河流同時向東分別遷移到了現(xiàn)今的位置，從哈爾莫敦出水口和黃水溝出水口流出。

哈爾莫敦背斜西端S1部分，南北兩翼沖溝密布，呈輻射狀向周圍散開，中間有局部的沖溝方向指向背斜頂部的古河道(圖5c，WGa.R4)，背斜表面的3個匯水盆地均表現(xiàn)出較高的起伏度(100～160m)和較大的水系密度(3.38～3.87km-1)，面積高度積分曲線也由S型逐漸過渡到近直線型，同時積分值也由0.45增加到0.6，盆地內(nèi)的主要沖溝具有較陡的縱剖面(坡度角約4°)。背斜中部和東部的S2、S3部分，頂部平坦，其中S2頂部分布5級河流階地。背斜南翼具有中等大小的匯水盆地(0.8～1km2)，盆地內(nèi)水系密度為2.37～3.12km-1，面積高度積分曲線由近直線型轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛏贤蛊穑e分值 ∫＞0.7，表現(xiàn)出幼年期盆地的特點。其中，南翼分布了陡峭的樹枝狀沖溝(平均坡度角約為6°)，表現(xiàn)為SN向深切的V字形溝谷。

我們認為哈爾莫敦背斜的變形與夏爾木登背斜由核部向兩側(cè)的擴展變形不同，而是以垂向的構(gòu)造隆起和向東的側(cè)向生長為主，從而引起了河流的加速下切、朔源侵蝕加劇和河流的偏轉(zhuǎn)。當先成河發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，原來的古河道被廢棄形成一個風口，由西向東排列的風口、向東逐漸增加的面積高度積分值、向東逐漸減小的水系密度和背斜高度都指示了背斜向東的擴展運動，而這一擴展方向也與地層出露情況吻合。

3 討論和結(jié)論

3.1 討論

我們的研究是通過背斜兩翼水系網(wǎng)格的發(fā)展變化，來反映褶皺的生長方向。而對于褶皺區(qū)河流流向的改變與構(gòu)造、氣候之間的關(guān)系，我們是基于Jackson(1999)提出的一個假設(shè)模型，我們認為河流在氣候相對濕潤的時候會通過原有的河道流經(jīng)背斜，并圍繞背斜一側(cè)形成一些支流，但是當氣候變得相對干旱，降雨量變少，河流則不能維持小股水流流經(jīng)正在隆升和側(cè)向生長的背斜。當氣候再次變得潮濕多雨時，由于在干旱時期背斜的不斷隆升，河流將無法維持原來的流徑流過背斜，而會在背斜擴展的末端相對低洼的地方發(fā)育新的河流。但是，我們?nèi)狈Ξ數(shù)亻L期氣候變化的資料，無法對此模型的適應(yīng)性進行進一步驗證。

此外，數(shù)字高程模型(DEM)25m的分辨率也制約著最終提取河流水系形態(tài)的合理性和面積高度積分值的準確性，雖然通過軟件自動提取的河流水系形態(tài)是經(jīng)過目視的檢驗和修改，但是難免會有一些與現(xiàn)實河流位置不相對應(yīng)的地方。

在研究夏爾木登背斜的生長模式時，由于該背斜西端與天山古隆起相連，而導致背斜西端地形整體要高于中部和東部近150m，除了背斜東西兩段非均勻的隆升外，夏爾木登背斜核部距離北部天山哈合仁郭勒河(圖1，R0)僅7km，水流的侵蝕作用導致核部大量的物質(zhì)被搬運和剝蝕，結(jié)果造成背斜中部趨于平坦。我們認為受這兩個方面的影響，使得用來判別背斜生長方向的水系密度和面積高度積分曲線兩個參數(shù)的變化不明顯或表現(xiàn)異常，從而不能很好地反映褶皺擴展的方向。同時也因為核部和南翼的大部分地層被剝蝕而趨向于平緩，使北翼緩、南翼陡的夏爾木登背斜在地形橫剖面上卻表現(xiàn)出北部陡、南部緩的特征。類似的情況同樣可以解釋哈爾莫敦背斜的地形特征。

整體來看，自西向東和靜逆斷裂-褶皺帶隆起高度由高逐漸降低，地層出露也由老逐漸變新，面積高度積分曲線由S形逐漸過渡到上凸形，積分值也由0.45上升到0.76，故而我們推測和靜逆斷裂-褶皺帶是由西向東側(cè)向擴展生長而成，夏爾木登背斜先于哈爾莫敦背斜開始隆升。

3.2 結(jié)論

和靜逆斷裂-褶皺帶中的夏爾木登背斜和哈爾莫敦背斜在第四紀時期發(fā)生了隆升，而且前者先于后者開始隆升。夏爾木登背斜自中部向東西兩側(cè)擴展，哈爾莫敦背斜則自西向東擴展。第四紀構(gòu)造活動是驅(qū)動橫穿兩個背斜的一系列河流向東遷移的因素，并形成一系列自西向東谷底高程逐漸降低的風口。

通過對背斜南北兩翼自西向東分布的11個匯水盆地的研究，發(fā)現(xiàn)夏爾木登背斜兩翼匯水盆地的河流水系密度自中部由5.37km-1分別向兩側(cè)降低到2.65km-1和3.07km-1，盆地內(nèi)的沖溝坡度角也逐漸由中部向兩側(cè)變陡。而哈爾莫敦背斜表現(xiàn)出以垂向的構(gòu)造隆起和向東的側(cè)向生長為主的變形模式，水系密度自西向東逐漸降低，由3.87km-1降低到2.37km-1，沖溝坡度角由4°上升到6°，面積高度曲線由S形逐漸變?yōu)橄蛏贤蛊?，積分值也由0.45增加到0.76。此外，自西向東橫穿背斜的11條橫剖面指示了褶皺的高度由西向東逐漸遞減，也證明了和靜逆斷裂-褶皺帶整體為自西向東的側(cè)向擴展變形。

致謝 審稿人對本文提出的建議幫助本文得以完善，在此表示由衷的感謝!

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MORPHOTECTONIC EVIDENCE FROM LATERAL PROPAGATION OF HEJING REVERSE FAULT-FOLD ZONE DURING THE LATE QUATERNARY

HUANG Wei-liang YANG Xiao-ping LI An ZHANG Ling
(National Center for Active Fault Studies，Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing 100029，China)

The Hejing reverse fault-fold zone locates on the northern margin of the Yanqi Basin which lies in the south Tianshan Mts.The zone has been growing since early-Quaternary till now.The Xiaermudeng and Haermodun anticlines in the western of Hejing reverse fault-fold are discussed in this paper.

Based on the analysis of satellite images and DEM(digital elevation model)data with the spatial resolution of 25m as well as field observation，our results suggest that the Xiaermudeng and Haermodun anticlines have uplifted and propagated laterally during the late Quaternary.Stream-flow direction，topographic sections，decrease of elevation of wind gap and hypsometric analysis indicate that Xiaermudeng anticline uplifted preceding the Haermodun anticline.We also believe that the Xiaermudeng anticline grows laterally from middle to side and Haermodun anticline grows laterlally from west to east.The flows crossing the anticline have diverted eastward under the tectonic movement during the Quaternary，producing a series of wind gaps with straths lowering from west to east.In the Xiaermudeng anticline area，from middle to the side，the drainage density(Dd)is decreased(5.37km-1to 2.65km-1and 3.07km-1)，and the slope of catchment is increased.The anticline of Haermodun shows a main deformation pattern of uplift and lateral propagation from west to east.The drainage density is decreased(3.87km-1to 2.37km-1)，the catchment has steep slope(4°to 6°)，the hypsometric curve is from concave-convex to concave-down and the hypsometric integral(∫)is increased(0.45 to 0.76)，Moreover，11 topographical cross-sections transecting the anticlines also reveal the lateral propagation from west to east of the Hejing reverse fault-fold zone.

Quaternary，uplift，lateral propagation，hypsometric curve，Yanqi Basin，Tianshan

P315.2

A

0253-4967(2011)04-0765-12

10.3969/j.issn.0253-4967.2011.04.003

2011-01-05收稿，2011-11-16改回。

國家自然科學基金(40572126)、財政部重大專項“我國地震重點監(jiān)視防御區(qū)活動斷層地震危險性評價”和地震行業(yè)科研專項(200808013)共同資助。

*通訊作者:楊曉平，研究員，E-mail:yangxiaopingdzs@sina.com。

黃偉亮，男，1987年生，在讀博士研究生，研究方向為活動構(gòu)造，電話:01-62009140，E-mail:huangweiliang1987@gmail.com。