河西走廊北部合黎山南緣斷裂晚第四紀(jì)滑動速率及其對青藏高原向北東擴(kuò)展的響應(yīng)

鄭文俊 張培震 葛偉鵬 Peter Molnar 張會平 袁道陽 劉建輝

1）中國地震局地質(zhì)研究所，地震動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029

2）中國地震局蘭州地震研究所，蘭州 730000

3）科羅拉多大學(xué)地球科學(xué)系，美國科羅拉多州博爾德 CO 80309

4）中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，北京 100037

合黎山南緣斷裂是位于河西走廊盆地北側(cè)的控盆斷裂，斷裂以擠壓逆沖為主要活動方式，合黎山的地貌隆升伴隨著斷裂的活動。斷裂分段與地貌分段有完全的一致性，說明合黎山隆升的主要構(gòu)造作用方式是斷層作用。沿合黎山南緣斷裂探槽開挖、地表破裂帶遺跡的考察及歷史地震考證結(jié)果證實(shí)，合黎山南緣斷裂上至少發(fā)生過三次強(qiáng)地震事件，最早一次是距今約5000年左右的一次強(qiáng)地震事件，形成了全斷裂破裂，另外兩次該地區(qū)有歷史記載的地震事件，公元180年表氏7?級地震形成不少于60 km的地表破裂，而公元756年的高臺北7級地震僅在斷裂東段發(fā)生了地表破裂，破裂長度20～30 km。地震不具備準(zhǔn)周期復(fù)發(fā)的特征，與斷裂活動模式相統(tǒng)一的是地震活動均是自東向西發(fā)生斷裂破裂的和斷裂擴(kuò)展的。

基于野外詳細(xì)調(diào)查、航衛(wèi)片解譯、地貌測圖和洪積扇定年，我們獲得了沿合黎山南緣斷裂帶上的垂直斷錯位移，斷裂依據(jù)幾何結(jié)構(gòu)分為三段，各段斷錯位移的分布具有明顯的弧形分布特征，整個斷層的斷錯位移則顯示不對稱的東高西低的弧形分布（圖1）。

3個斷層段上斷錯位移有明顯的不同，其單個斷層段也顯示出了弧形分布的特征，根據(jù)大量的光釋光測年（OSL），我們得到了合黎山南側(cè)的洪積扇形成年齡一般在1～2萬年之間，而東段北側(cè)略老，在2～3萬年，由此我們得到該斷裂不同段的平均逆沖滑動速率：西段為0.13～0.26 mm/a或0.08～0.15 mm/a，中段0.29～0.57 mm/a或0.2～0.4 mm/a，東段0.35～0.7 mm/a或0.25 mm/a，東段北段梧桐井?dāng)鄬佣螢?.17～0.25 mm/a或0.12～0.18 mm/a。根據(jù)斷層剖面出露和探槽揭露的斷層傾角，我們估算出合黎山在西段的水平縮短速率為0.1～0.3 mm/a，而東段的水平縮短速率為0.4～1.0 mm/a。

利用合黎山東段大青山頂峰與合黎山西段黑河切穿合黎山的位置的現(xiàn)在高度之差和東段垂直滑動速率，假定合黎山的隆升構(gòu)造占據(jù)根本因素的情況下，可以得到合黎山開始隆升的時(shí)間為1～4 Ma，而最有可能的就是2 Ma左右，這與其他學(xué)者在與合黎山對應(yīng)的河西走廊南側(cè)得到榆木山的開始隆升時(shí)間是相符的，合黎山略晚于南側(cè)的榆木山。同時(shí)探槽揭露剖面顯示的斷層傾角及其斷裂分布可以推斷，在合黎山下小于10 km的范圍內(nèi)有一個脆性轉(zhuǎn)換帶，從而形成了合黎山地表斷層的展布。

從而可以推斷，青藏高原的隆升到達(dá)合黎山時(shí)間應(yīng)該是很晚的（第四紀(jì)），而合黎山南側(cè)的斷層新活動可能預(yù)示著青藏高原北部邊緣的活動性在第四紀(jì)時(shí)向北逐漸延伸或轉(zhuǎn)移。

圖1 合黎山脈數(shù)字高程及斷層位移對比