北天山東段阜康斷裂吉木薩爾段古地震事件研究

戴訓(xùn)也沈 軍吳傳勇吳國棟陳建波

（1．防災(zāi)科技學(xué)院，河北三河 065201；2．新疆維吾爾自治區(qū)地震局，新疆烏魯木齊 830011）

北天山東段阜康斷裂吉木薩爾段古地震事件研究

戴訓(xùn)也1，沈 軍1，吳傳勇2，吳國棟2，陳建波2

（1．防災(zāi)科技學(xué)院，河北三河 065201；2．新疆維吾爾自治區(qū)地震局，新疆烏魯木齊 830011）

阜康斷裂帶是北天山東段博格達(dá)弧形推覆構(gòu)造一條重要的地質(zhì)地貌構(gòu)造分界線，吉木薩爾段位于阜康斷裂帶最東部，晚第四紀(jì)以來斷裂活動性明顯，地表形成一系列的地質(zhì)地貌現(xiàn)象。通過在吉木薩爾段開展詳細(xì)的地質(zhì)地貌調(diào)查、斷裂陡坎測量以及探槽剖面分析等工作，從探槽發(fā)現(xiàn)8次古地震事件，由老到新發(fā)生年代分別為：E1（25.7 ± 2.4 ～37.6 ±2.2）ka B．P．；E2（22.71 ± 1.93 ～25.7 ±2.4）ka B．P．；E3（15.5 ± 0.4 ～ 22.7±0.9）ka B．P．；E4（13.3 ±0.4 ～13.59 ±1.16）ka B．P．；E5（8.7 ±0.5 ～13.3 ±0.4）ka B．P．；E6（6.5 ±1.5 ～6.75 ±0.57）ka B．P．；E7（2.0 ±1.0 ～3.5 ±0.8）ka B．P．；E8（？～2.0 ±1.0）ka B．P．。最新一次古地震為距今約（2.0 ±1.0）ka，古地震事件復(fù)發(fā)周期為（2.4 － 7.45）ka。吉木薩爾東南探槽有兩條平行斷層陡坎 F1－7－1及F1－7－2。根據(jù)測年結(jié)果顯示：最新活動時代分別為（8.7 ±0.5）ka 和（2.0 ±1.0）ka，F(xiàn)1－7－1早于 F1－7－2形成。

阜康斷裂帶；吉木薩爾段；探槽；古地震

0 引言

位于新疆境內(nèi)的天山是歐亞大陸內(nèi)部一條重要的造山帶，夾持于準(zhǔn)噶爾和塔里木兩大盆地之間，逆沖推覆是其最主要的構(gòu)造變形方式之一［1］。發(fā)育在天山的主要逆沖推覆構(gòu)造有天山南部的柯坪推覆構(gòu)造和庫車推覆構(gòu)造，以及天山北部的依連哈比爾尕山推覆構(gòu)造和博格達(dá)山弧形推覆構(gòu)造。博格達(dá)山是北天山東段構(gòu)造運(yùn)動最為顯著的地區(qū)之一，該地區(qū)構(gòu)造變形強(qiáng)烈，曾發(fā)生1965年烏魯木齊東北部6.6級地震。在平面上，該地震構(gòu)造表現(xiàn)為向北突出的弧形，弧兩翼不對稱，西翼短、東翼長。在剖面上，該地震構(gòu)造分為三個斷裂帶［2］：最南端是二道溝斷裂，1965年烏魯木齊東北6.6級地震的震中投影在該斷裂上；第二個為雅瑪里克斷裂，是晚更新世活動斷裂，同時也是古生界與中生界的分界線；第三個為阜康斷裂（又稱阜康斷裂帶），該斷裂為全新世活動斷裂（圖1）。

北天山東段阜康斷裂帶是北天山北緣博格達(dá)山弧形推覆構(gòu)造一條重要的地質(zhì)地貌構(gòu)造分界線，該斷裂帶全長140km，由多條次級逆斷裂斜列組成，由西至東依次為：古牧地斷裂、水磨河斷裂、甘河子斷裂、泉泉子斷裂、大龍口斷裂、石長溝斷裂以及吉木薩爾斷裂［3］（圖1）。阜康斷裂晚第四紀(jì)以來活動強(qiáng)烈，沿斷裂多處分布有清晰的古地震形變帶［4－14］。

古地震事件的復(fù)發(fā)周期是活動斷層地震危險性評價一項(xiàng)重要參數(shù)，可以通過研究斷裂上的古地震事件期次來進(jìn)行分析。有研究者對阜康斷裂古牧地段、甘河子段古地震做了相關(guān)研究。吳傳勇等對古牧地段進(jìn)行分析得到古牧地段有年代數(shù)據(jù)的活動事件有5次，具有年代參考的有4次：E1：（？ ～ 50.43 ± 1.28ka） B．P．；E2：（22.71 ±1.93 ～？）ka B．P．之前；E3：（？ ～13.59 ±1.16）ka B．P．之后；E4：（8.17 ±0.69 ～9.66 ±0.76）ka B．P．［10］。尤惠川等研究得到古牧地有7次活動事件：E1：（8.86 ± 0.68 ～ 12.12 ± 0.95） ka B．P．；E2：（？ ～8.86 ±0.68）ka B．P．；E3： （7.22 ±0.57～？）ka B．P．；E4 － 5： （5.98 ± 0.46 ～ 7.22 ±0.57）ka B．P．； E6： （3.39 ±0.27 ～5.98 ±0.46）ka B．P．；E7： （？ ～ 3.39 ± 0.27）ka B．P．［8］。 全新世中期以來甘河子段有過兩次古地震事件，分別發(fā)生在距今（6.44 ±0.55 ～6.75 ±0.57）ka 和（4.11 ±0.35 ～4.91 ±0.42）ka 之間，古地震復(fù)發(fā)周期為（2100 ～3750）a［11］。 這些研究位于阜康斷裂的西部及中部，而斷裂東部的古地震研究相對較為薄弱。本文通過開展地質(zhì)地貌調(diào)查、斷裂形變測量、探槽剖面分析等工作，采集了11個釋光測年樣品進(jìn)行年代測試，研究結(jié)果對阜康斷裂吉木薩爾段活動性有了更好的認(rèn)識，獲得了吉木薩爾段古地震復(fù)發(fā)周期定量數(shù)據(jù)。

圖1 博格達(dá)弧形推覆構(gòu)造斷裂分布圖（DEM數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心地理空間數(shù)據(jù)云平臺http：／／www．gscloud．cn）Fig．1 The distribution of faults in Bogurda arc nappe tectonic（The DEM data set is provided by Geospatial Data Cloud site， Computer Network Information Center，Chinese Academy of Sciences http：／／www．gscloud．cn）

1 地貌特征

阜康斷裂吉木薩爾段（斷裂），西起蘆草溝，經(jīng)千佛洞，向南經(jīng)哈家灣村、東大龍口村至蘇家莊村以西，總體走向NW，長約20km（圖2）。該段為阜康斷裂帶東段的尾端斷裂，由于受博格達(dá)山向北突出的弧形構(gòu)造形態(tài)的總體控制，造成了該段在走向上與其他各段呈現(xiàn)一定差異。

圖2 吉木薩爾段分布圖Fig．2 The location distribution of Jimusaer segment

在吉木薩爾縣東大龍溝附近，我們利用RTK跨斷層陡坎進(jìn)行了地形地貌測量，共測量了三條剖面，獲得了斷層的陡坎高度（表1、圖3）。圖3中可看到兩條北西向近平行的斷層，斷層間距50 ～60m，北支 F1－7－1斷層陡坎高度 4.4 ～5.6m，南支 F1－7－2層陡坎高度 1.4 ～2.0m。

表1 吉木薩爾段斷層陡坎地貌測量數(shù)據(jù)Tab．1 The measurement data of fault scarp landform in Jimusar segment

圖3 吉木薩爾東南探槽實(shí)測陡坎剖面Fig．3 Measuring profile of terrace deformation in the Southeast Jimusaer trench

2 古地震探槽剖面

從圖3中可以發(fā)現(xiàn)吉木薩爾段有2條近平行的陡坎，為了驗(yàn)證這些陡坎是否為斷層所致，我們開挖了一個大型探槽（圖4、圖5）。

圖4 吉木薩爾東南探槽（鏡向南）Fig．4 The trench in Southeast Jimusaer（mirror at south）

圖5 吉木薩爾東南探槽剖面圖Fig．5 Schematic drawing of the trench of Southeast Jimusaer trench

2.1 探槽地層分析

吉木薩爾東南探槽位于阜康斷裂帶最東端，東大龍溝的東側(cè)。探槽周圍地表沉積有厚層的風(fēng)積黃土層，沖洪積扇上呈現(xiàn)兩條近平行排列的的斷層陡坎（圖3）。陡坎走向300°，延伸長度約為2km，陡坎向東高度有所降低。吉木薩爾東南探槽橫跨兩條斷層陡坎，探槽長60m、寬4m、高5m（圖4）。

探槽東壁北支揭示的地層層序如圖6所示：

圖6 吉木薩爾東南探槽東壁北支F1－7－1剖面圖Fig．6 Schematic drawing of north fault（F1－7－1） in the Eest wall of Southeast Jimusaer trench

①灰色表層腐殖土層；②灰黃色黃土層，松軟；③崩積楔，青灰色砂礫石層，礫石分選較差，磨圓中等；④灰黃色黃土層；⑤崩積楔，青灰色砂礫石層，礫石分選較差，磨圓中等；⑥崩積楔，青灰色砂礫石層，礫石分選較差，磨圓中等；⑦黃褐色土層，含鈣質(zhì)膠結(jié)物；⑧崩積楔，青灰色砂礫石層，礫石分選較差，磨圓中等；⑨黃褐色土層；⑩砂礫石層，礫石分選較差，磨圓中等。

采集釋光測年樣品：OSL－05黃褐色黃土；OSL－06黃褐色黃土；OSL－07含砂礫黃土，層②底部；OSL－08含砂礫黃土，層②頂部；OSL－09含砂礫黃土，層③中部；OSL－10含砂礫黃土，層③頂部；OSL－11粉砂透鏡體。

探槽東壁南支揭示的地層層序如圖7所示：

圖7 吉木薩爾東南探槽東壁南支F1－7－2剖面圖Fig．7 Schematic drawing of south fault（F1－7－2）in the Eest wall of Southeast Jimusaer trench

①灰色表層腐殖土層；②灰黃色黃土層，松軟；③崩積楔，青灰色砂礫石層，礫石分選較差，磨圓中等；④灰黃色黃土層；⑤崩積楔，青灰色砂礫石層，礫石分選較差，磨圓中等；⑥青灰色砂礫石層，礫石分選較差，磨圓中等。

采集釋光測年樣品：OSL－01黃褐色黃土，半膠結(jié)；OSL－02黃褐色黃土，半膠結(jié)，頂部；OSL－03黃土，層⑤底部；OSL－04黃土，層⑤頂部。

2.2 釋光樣品年代結(jié)果

所有的釋光樣品年代均由山東省地震工程研究院釋光測年實(shí)驗(yàn)室完成（表2）。樣品等效劑量測量是用丹麥Riso TL／OSL?AD－20型釋光測量儀完成的，激發(fā)光源分別為藍(lán)光（波長：470±20 nm，最大功率：45 mw／cm2）和紅外光（波長：880±40 nm，最大功率：135 mw／cm2），測量時激發(fā)光強(qiáng)為最大功率的90%，光釋光信號通過EMIQA9235型光電倍增管（PMT）檢測，在激發(fā)光源和PMT之間附加2塊U－340濾光片（厚度分別為 2.5 mm 和 4.5mm）。

表2 吉木薩爾東南探槽樣品測年結(jié)果Tab．2 Results of OSL dating for samples from the Southeast Jimusaer trench

3 討論與結(jié)論

3.1 古地震事件分析

吉木薩爾東南探槽東西兩壁剖面中部均揭露出2條斷層破碎帶，斷層性質(zhì)為低角度逆斷層，斷層破碎帶寬度為1.2～1.8m，斷層產(chǎn)狀由南向北依次為221°∠25°、230°∠35°。 該探槽東西壁剖面揭露的地層巖性、結(jié)構(gòu)、接觸關(guān)系可一一對應(yīng)，由斷層位錯地層、位移累計和地層的巖性及沉積特點(diǎn)分析，斷層北支F1－7－1可以確定有5次古地震事件（圖6）。

古地震事件E1發(fā)生在地層⑨后，斷層F1－7－2錯斷地層⑧并形成崩積楔，垂直斷錯位移為0.75m，事件發(fā)生年代可由樣品 OSL－05與OSL －06 來限定，該次事件發(fā)生在（37.6 ±2.2）ka B．P．之后，（25.7 ±2.4）ka B．P．之前；古地震事件E2發(fā)生在地層⑦后，斷層F1錯動地層⑥，形成崩積楔，垂直斷錯位移為0.7m，事件發(fā)生年代可由樣品OSL－06與OSL－07來限定，該次事件發(fā)生在（25.7 ± 2.4）ka B．P．之后，（22.7 ±0.9）ka B．P．之前。古地震事件E3發(fā)生在地層④堆積過程中，形成崩積楔⑤，垂直斷錯位移為0.55m，事件發(fā)生年代可由樣品OSL－08與OSL－07來限定，該次事件發(fā)生在（22.7 ± 0.9）ka B．P．之后，（15.5 ± 0.4）ka B．P．之前。 古地震事件 E4發(fā)生在地層②與地層④之間，斷層F1錯動地層③，形成崩積楔，垂直斷錯位移為0.6m，事件發(fā)生年代可由樣品OSL－09與OSL－08來限定，該次事件發(fā)生在（15.5 ± 0.4）ka B．P．之后，（13.3 ±0.4）ka B．P．之前。 古地震事件 E5 發(fā)生在地層①與地層②之間，斷層錯斷地層②，被地地層①覆蓋，垂直斷錯位移為0.75m，事件發(fā)生年代可由樣品OSL－09與OSL－10來限定，該次事件發(fā)生在（13.3 ± 0.4）ka B．P．之后，（8.7 ± 0.5）ka B．P．之前。

斷層南支F1－7－2可以確定有3次古地震事件（圖 7）。

古地震事件E6發(fā)生在地層⑧后，斷層錯斷地層⑦并形成崩積楔，事件發(fā)生年代可由樣品OSL －01 得到，該次事件發(fā)生在（6.5 ±1.5）ka B．P．之前；古地震事件E7發(fā)生在地層⑥后，斷層錯斷地層⑤，形成崩積楔，事件發(fā)生年代可由樣品OSL－02與OSL－04來限定，該次事件發(fā)生在（2.0 ±1.0）ka ～ （3.5 ± 0.8）ka B．P．之間；古地震事件E8發(fā)生在地層④后，斷層錯斷地層③，形成崩積楔，事件發(fā)生年代可由樣品OSL－03與OSL－04來限定，位于崩積楔附近的樣品OSL－03由于快速堆積導(dǎo)致樣品未完全曬腿，造成該樣品測試年代結(jié)果偏老，因此用OSL－04限定該事件發(fā)生年代，即（2.0 ±1.0）ka B．P．之后。

將吉木薩爾東南探槽揭露的地震事件與前人關(guān)于古牧地段、甘河子段古地震事件［8，10，11］進(jìn)行對比（圖8）。從圖8中可看到吉木薩爾段E6可以與古牧地段Ed、甘河子段EA相對應(yīng)；E5可以與Ec相對應(yīng)；E4可以與Eb相對應(yīng)；E2可以與Ea相對應(yīng)。

圖8 阜康斷裂吉木薩爾段、古牧地段、甘河子段古地震事件對比圖Fig．8 Comparison of paleoearthquakes among Jimusaer trench，Gumudi trench and Ganhezi trench

通過和古牧地段及甘河子段古地震事件年代對比，可以將吉木薩爾東南探槽古地震事件進(jìn)一步縮小范圍，得到古地震事件由老到新發(fā)生年代分別為：E1（25.7 ±2.4 ～37.6 ±2.2）ka B．P．；E2（22.71 ±1.93 ～25.7 ±2.4）ka B．P．；E3（15.5 ±0.4 ～ 22.7 ± 0.9） ka B．P．；E4 （13.3 ± 0.4 ～13.59 ± 1.16） ka B．P．；E5（8.7 ± 0.5 ～ 13.3 ±0.4）ka B．P．；E6（6.5 ±1.5 ～ 6.75 ±0.57）ka B．P．；E7（2.0 ±1.0 ～ 3.5 ± 0.8）ka B．P．；E8（？ ～2.0 ±1.0）ka B．P．（表 3）。

表3 吉木薩爾東南探槽古地震事件發(fā)生年代Tab．3 The age of the paleoearthquakes from the Southeast Jimusaer trench

3.2 結(jié)論

（1）本文通過開挖探槽并對探槽剖面進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)阜康斷裂吉木薩爾東南探槽共揭露8次古地震事件，由老到新發(fā)生年代分別為：E1（25.7 ±2.4 ～ 37.6 ± 2.2）ka B．P．；E2（22.71 ±1.93 ～ 25.7 ± 2.4） ka B．P．；E3 （15.5 ± 0.4 ～22.7 ± 0.9） ka B．P．；E4（13.3 ± 0.4 ～ 13.59 ±1.16）ka B．P．；E5（8.7 ±0.5 ～13.3 ±0.4）ka B．P．；E6（6.5 ± 1.5 ～ 6.75 ± 0.57） ka B．P．； E7（2.0 ±1.0 ～3.5 ± 0.8） ka B．P．；E8（？ ～ 2.0 ±1.0）ka B．P．，最新一次古地震為距今約（2.0 ±1.0）ka。

（2）綜合南北兩支斷層揭露的古地震事件，E1與E2發(fā)生間隔為7.45ka，E2與E3發(fā)生間隔為5.1ka，E3 與 E4 發(fā)生間隔為 5.7ka，E4 與 E5發(fā)生間隔為 2.4ka，E5 與 E6 發(fā)生間隔為 4.4ka，E6與E7發(fā)生間隔為3.85ka，古地震事件復(fù)發(fā)周期為（2.4 －7.45）ka。

（3）吉木薩爾東南探槽有兩條平行斷層陡坎F1－7－1及 F1－7－2，根據(jù)測年結(jié)果顯示， F1－7－1及F1－7－2最新活動時代分別為（8.7 ± 0.5） ka 和（2.0 ± 1.0） ka，活動時代，F(xiàn)1－7－1要早于 F1－7－2形成。

致謝本文中所有的釋光樣品年代數(shù)據(jù)均由山東省地震工程研究院釋光測年實(shí)驗(yàn)室測得，在此表示感謝，同時也感謝審稿人對本文提出寶貴修改意見。

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Research on Paleoearthquake Events of the Jimusaer Segment of the Fukang Fault Belt，in Xinjiang

Dai Xunye1， Shen Jun1， Wu Chuanyong2， Wu Guodong2， Chen Jianbo2
（1．Institute of Disaster Prevention，Sanhe065201，China；2．Seismological Bureau of Xinjiang Uygur Autonomous Region，Xinjiang830011，China）

Fukang fault zone in Xinjiang is one of the most important geological?landscape boundaries of the Bogeda nappe tectonics in the east rim of North Tianshan Mountain．Jimusar Segment as the eastest part of Fukang fault zone，has had very obvious activities since late Quaternary，generating a series of apparent geomorphic traces on the surface．In this paper， the Late?Quaternary characteristics of Jimusar Segment were studied by geology investigation，fracture deformation measurement and large exploratory trench profile analysis．The trench exposes 8 paleoearthquake events．The occurrence time of 8 events were about E1（25.7 ± 2.4 ～ 37.6 ± 2.2）ka B．P．；E2（22.71 ± 1.93 ～25.7 ±2.4）ka B．P．；E3（15.5 ±0.4 ～22.7 ±0.9）ka B．P．；E4（13.3 ±0.4 ～13.59 ±1.16）ka B．P．；E5（8.7 ±0.5 ～13.3 ±0.4）ka B．P．；E6（6.5 ±1.5 ～6.75 ±0.57）ka B．P．；E7（2.0 ±1.0 ～3.5 ± 0.8）ka B．P．；E8（？ ～2.0 ±1.0）ka B．P．The latest Paleo earthquake is about （2.0 ± 1.0）ka and the recurrence cycle of these events were about（2.4 ～ 7.45） ka．There are two parallel fault sacrps， F1－7－1and F1－7－2， in the Southeast Jimusaer trench．According to the dating results， the latest activity periods of F1－7－1was （8.7 ±0.5）ka B．P．a(chǎn)nd the latest activity periods of F1－7－2was （2.0 ±1.0）ka B．P．So the fault sacrp F1－7－1was formed early than the fault sacrps F1－7－2．

Fukang Fault Belt； Jimusar segment； trench； paleoearthquake

P315．2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673－8047（2017）03－0001－07

2017－05－08

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（ZY20160211）；國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（41372216）；我國地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)活動斷層地震危險性評價項(xiàng)目．

戴訓(xùn)也（1987—），男，碩士，助教，主要從事活動構(gòu)造與新構(gòu)造年代學(xué)方面的研究。

沈軍（1966—），男，博士，教授，主要從事地震地質(zhì)、工程地震及地球動力學(xué)方面的研究。