王 林 田勤儉 李德文 張效亮

1)中國地震局地質(zhì)研究所，北京 100029

2)中國地震災(zāi)害防御中心，北京 100029

3)中國地震局地震預(yù)測研究所，北京 1000364)中國地震局地殼應(yīng)力研究所，北京 100085

京西北蔚縣-廣靈半地塹盆地南緣斷裂帶的斷層生長研究

王 林1，2)田勤儉2，3)李德文2，4)張效亮2)

1)中國地震局地質(zhì)研究所，北京 100029

2)中國地震災(zāi)害防御中心，北京 100029

3)中國地震局地震預(yù)測研究所，北京 100036
4)中國地震局地殼應(yīng)力研究所，北京 100085

通過高分辨率遙感影像解譯、高分辨率DEM三維分析、野外地質(zhì)地貌調(diào)查以及探槽開挖等方法，對(duì)蔚縣-廣靈盆地南緣斷裂帶上多處斷層生長發(fā)育的現(xiàn)象進(jìn)行了分析和研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，斷層的生長發(fā)育主要發(fā)生在幾何結(jié)構(gòu)不規(guī)則的區(qū)段，亦即斷層的生長是由其幾何結(jié)構(gòu)不規(guī)則性決定的。這種不規(guī)則性主要包括幾何形態(tài)的不平滑性或不連續(xù)性。斷層的生長發(fā)育具有一種“截彎取直”的趨勢和效應(yīng)，消除幾何結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性，使斷層變得更加平滑和連續(xù)，結(jié)果是降低了滑動(dòng)面的粗糙程度，更加有利于盆地內(nèi)半地塹地塊沿滑動(dòng)面進(jìn)行下滑運(yùn)動(dòng)。此外，斷層的生長發(fā)育受不規(guī)則形態(tài)的空間尺度的影響，“截彎取直”的程度隨著不規(guī)則形態(tài)空間尺度增大而降低。

正斷層 斷層生長發(fā)育 斷層側(cè)向生長 斷層面粗糙度 截彎取直

0 引言

一條斷裂帶通常由多條斷層組成。近年來的研究表明，斷裂帶主要通過帶內(nèi)各條斷層的自身生長和相互連接而不斷地發(fā)展和演化(Peacock et al.，1991;Cowie et al.，1992，2000;Anders et al.，1994;Cartwright et al.，1995;Dawers et al.，1995;Mansfield et al.，1996;Crider et al.，1998;Marchal et al.，1998，2003;Gupta et al.，2000;McLeod et al.，2000;Cowie et al.，2001;Kattenhorn et al.，2001;Gawthorpe et al.，2003)。斷層的生長發(fā)育對(duì)整條斷裂帶的演化和發(fā)展具有重要的意義，其結(jié)果直接影響或決定著整條斷裂帶的結(jié)構(gòu)或構(gòu)造特征。

位于京西北盆嶺構(gòu)造區(qū)內(nèi)的蔚縣-廣靈半地塹盆地(簡稱蔚-廣盆地)的南緣斷裂帶就是一個(gè)由多條斷層組成的、演變方式比較復(fù)雜的正斷層性質(zhì)的斷裂帶。前人對(duì)該斷裂帶的分段性(徐錫偉等，2002)、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征(周廷儒等，1991;王乃樑等，1996)等都有過一定的研究。斷裂帶內(nèi)斷層生長、連接以及新生斷層的發(fā)育等現(xiàn)象較豐富，許多地方都可以見到。然而，前人僅對(duì)斷裂帶九宮口段的生長有過研究(程紹平等，1998)，發(fā)現(xiàn)該處的斷層已經(jīng)在晚更新世晚期的沖積扇內(nèi)向西生長了數(shù)千m。除此之外，對(duì)于其他各處斷層生長發(fā)育的研究卻不多。在這些地方斷裂是以怎樣的方式生長、連接的?斷層的生長發(fā)育究竟受何種因素的控制和影響?有何特點(diǎn)和規(guī)律?所有這些問題的答案都不甚清楚，值得進(jìn)行進(jìn)一步地深入分析和研究。

在“我國地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)活動(dòng)斷層地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)”項(xiàng)目之“首都圈地區(qū)蔚縣-廣靈斷裂50km條帶狀地質(zhì)填圖”課題的支持下，我們通過高分辨率遙感影像解譯、高分辨率DEM三維分析、野外地質(zhì)地貌調(diào)查以及探槽的開挖等手段，對(duì)整條斷裂帶的斷層展布幾何特征、斷錯(cuò)地貌以及斷層活動(dòng)性等進(jìn)行了研究，積累了較為扎實(shí)的資料。在對(duì)這些資料進(jìn)行概括、總結(jié)的基礎(chǔ)之上，對(duì)蔚-廣盆地南緣斷裂帶內(nèi)斷層的生長發(fā)育及其方式、特點(diǎn)、影響因素等方面進(jìn)行了分析和研究，獲得了一些新的認(rèn)識(shí)。

1 地質(zhì)構(gòu)造背景概述

圖1a所示范圍為京西北盆嶺構(gòu)造區(qū)，其中發(fā)育懷來-涿鹿、蔚-廣、延慶-礬山、陽原、靈丘、懷安和淶源等一系列斷陷盆地單元，這些斷陷盆地的邊緣大都受到了NE向活動(dòng)斷裂帶的控制。該區(qū)內(nèi)的蔚-廣盆地(圖1a中黑虛線框所示)是一個(gè)受南部邊界正斷層控制的、南深北淺的不對(duì)稱的半地塹盆地。而蔚-廣盆地南緣斷裂帶即為控制該盆地南邊界的正斷層系，即本文的研究對(duì)象，它主要沿著盆山交界地帶展布(圖1b中黑色虛線、實(shí)線所示)。

圖1 蔚-廣盆地的構(gòu)造位置(a)及盆地內(nèi)斷裂的展布與分段特征(b)Fig.1 The tectonic position of the Yuguang Basin(a)and the geometry and segmentation of the faults(b).

蔚-廣盆地在新生代N2晚期至Q1p早期之間開始裂陷并發(fā)育(周廷儒等，1991;徐錫偉等，2002)。此前該盆地明顯經(jīng)受過至少2次的褶皺造山運(yùn)動(dòng):前震旦紀(jì)末褶皺造山運(yùn)動(dòng)和燕山運(yùn)動(dòng)。中生代本區(qū)受早期燕山運(yùn)動(dòng)(早侏羅世)的影響，在NW-SE向主壓應(yīng)力作用下發(fā)生凹陷，形成軸向NE-SW的復(fù)式向斜盆地，奠定了蔚-廣盆地的構(gòu)造格局;燕山運(yùn)動(dòng)晚期(中、晚侏羅世)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，表現(xiàn)為褶皺、斷裂并伴有中、酸性火山巖侵入，在NW-SE向主壓應(yīng)力作用下進(jìn)一步形成了NE、NEE向壓扭性逆斷層。新生代新近紀(jì)喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)期區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場發(fā)生轉(zhuǎn)變，由NW-SE向主壓應(yīng)力變?yōu)镹E-SW向主壓應(yīng)力，并產(chǎn)生NW-SE向引張應(yīng)力場，使得原來的壓扭性斷裂結(jié)構(gòu)面發(fā)生反向運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)為張性或張扭性正斷層。后來在持續(xù)的拉張作用下，這些正斷層的兩側(cè)發(fā)生差異升降運(yùn)動(dòng)，逐步斷陷而形成了現(xiàn)今的蔚-廣盆地。由此可見，蔚-廣盆地南緣斷裂帶繼承并利用了燕山期的斷裂結(jié)構(gòu)面，經(jīng)歷了一個(gè)“先逆后正”、“先壓后張”的構(gòu)造反轉(zhuǎn)過程(周廷儒等，1991;王乃樑等，1996;李樹德，1997)。

2 斷裂帶內(nèi)斷層的生長發(fā)育

斷層的生長是斷層面在空間內(nèi)不斷擴(kuò)張的結(jié)果。斷層面實(shí)際上是三維空間內(nèi)的一種不規(guī)則曲面，圖2表示了斷層面擴(kuò)張過程的一種常見的模式及其對(duì)應(yīng)的斷層生長情況，其中左側(cè)截面圖表示擴(kuò)張模式的4個(gè)階段以及相應(yīng)的地下斷層面，而右側(cè)平面圖表示與左圖4個(gè)階段相對(duì)應(yīng)的地表斷層跡線，虛線為未出露地表部分，實(shí)線為已出露地表部分。擴(kuò)張過程主要分4個(gè)階段:1)斷層面完全埋藏于地下，處于隱伏斷裂階段;2)斷層面通過向上擴(kuò)張，中心部分首先露出地表，形成一段地表破裂帶，而兩側(cè)部分仍為隱伏斷裂;3)斷層面繼續(xù)擴(kuò)張，直至完全出露地表;4)斷層面繼續(xù)側(cè)向擴(kuò)張，表現(xiàn)為地表破裂帶、斷層陡坎、線性形跡等斷層地表跡線長度的不斷增加，即斷層的側(cè)向生長，并逐漸形成完整的地表破裂帶，直至斷層活動(dòng)停止。實(shí)際上從斷層面剛好擴(kuò)張到達(dá)地表時(shí)的臨界位置 (圖2中1，2之間的虛線橢圓所示)起，斷層的側(cè)向生長就已經(jīng)隨著斷層面的側(cè)向擴(kuò)張而開始了。

圖2 斷層面一種常見的擴(kuò)張模式Fig.2 A common model for the propagation of fault plane.

現(xiàn)今的蔚-廣盆地南緣斷裂帶由多組次級(jí)斷層斜列組合而成，平面形態(tài)為鋸齒狀曲折延伸，這種不規(guī)則的、復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)很可能與所繼承的燕山期的構(gòu)造面有關(guān)，正是在這種繼承性的基礎(chǔ)之上，斷層進(jìn)一步地生長、連接和發(fā)育，逐漸體現(xiàn)出新生性的特點(diǎn)。根據(jù)斷層空間展布的幾何結(jié)構(gòu)、斷層活動(dòng)性以及斷錯(cuò)地貌的差異，蔚-廣盆地南緣斷裂帶分為5個(gè)地震破裂段(徐錫偉等，2002)，自西向東依次為上白羊段(Ⅰ段)、唐山口段(Ⅱ段)、北口段(Ⅲ段)、松枝口段(Ⅳ段)和上虎盆段(Ⅴ段)(圖1b)。無論是在各段之間還是在各段之內(nèi)，都有斷層生長、發(fā)育等新生性的跡象(圖1b中的黑框區(qū)域)。此外在山前扇體的局部區(qū)域內(nèi)也有斷層生長發(fā)育的跡象。

2.1 段落之間斷層的生長發(fā)育

各段之間斷層的生長發(fā)育主要位于Ⅰ段與Ⅱ段、Ⅲ段與Ⅳ段相互交接的2個(gè)區(qū)域a，b(圖1b中相應(yīng)黑框所示)。

(1)a區(qū)的情況如圖3a，b所示。區(qū)內(nèi)斷裂Fa1在西側(cè)切割了洪積扇，形成線性良好、清晰可見的斷層陡坎。Fa1通過側(cè)向生長沿走向向東延伸，直到現(xiàn)在停止的地方。

圖3 a區(qū)內(nèi)斷層生長發(fā)育情況Fig.3 The growth and evolution of the fault in zone a.

側(cè)向生長所形成的陡坎已經(jīng)遭受到比較強(qiáng)烈的侵蝕，陡坎的中間部分已被侵蝕殆盡，原來連續(xù)的陡坎形態(tài)已經(jīng)被破壞，僅在西端殘留了一小段孤立的呈丘狀的陡坎。橫跨被侵蝕掉的線性部分的兩側(cè)被晚期沖洪積扇、Qh河流階地所覆蓋，在原陡坎位置處的蓋層未見明顯的新生陡坎和形變跡象。

(2)b區(qū)內(nèi)斷裂Fb1在晚期沖積扇內(nèi)向西生長了約3.3km(程紹平等，1998)，切割了晚期扇體并形成了一段明顯的線性形跡(圖4b)。

圖4 b區(qū)內(nèi)斷層生長發(fā)育情況Fig.4 The growth and evolution of the fault in zone b.

橫跨線性形跡發(fā)育了多條深切沖溝，在其中一條深切沖溝溝壁上發(fā)現(xiàn)一處明顯的地層不整合接觸 (圖4c)，沉積層覆蓋在陡坎之上。沿著該沖溝橫跨斷層陡坎實(shí)測了一條探地雷達(dá)(GPR，Ground Penetrating Radar)測線(圖4b中黑色實(shí)線段所示)，探測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，地下有一個(gè)明顯的線性異常結(jié)構(gòu)面(圖4d)，該結(jié)構(gòu)面應(yīng)該反映了斷層陡坎延伸到地面以下的形態(tài)，同時(shí)也反映出地表的不整合接觸關(guān)系一直向地下延伸了一定的深度?？赡苷怯捎诙缚残纬芍蟪练e層對(duì)陡坎形態(tài)的這種覆蓋作用，使得沿著線性形跡自東向西斷層陡坎逐漸消失，在地貌形態(tài)上，陡坎逐漸變?yōu)槠露容^緩的斜坡。

此外，隨著Fb1不斷地生長和間歇性地活動(dòng)，相應(yīng)斷層上升盤的構(gòu)造抬升運(yùn)動(dòng)使得其上的河道流向發(fā)生了改變，由原來的NW流向變?yōu)楝F(xiàn)在的近EW流向，原有河道被廢棄，殘留下現(xiàn)今的古河道 (圖4a，b中黑色虛線所示)。

2.2 段落之內(nèi)斷層的生長發(fā)育

段落內(nèi)比較典型的斷層生長發(fā)育的現(xiàn)象位于Ⅱ段上的c，d兩處以及Ⅲ段上的e，f兩處(圖1b中相應(yīng)黑框所示)。

Ⅱ段上c處(圖5a1，b1)的斷裂Fc3發(fā)育于兩條斷裂Fc1和Fc2之間，連接著這兩條斷裂，并將原來兩條斷裂延長線相交形成的銳角形態(tài)截?cái)?。沿Fc3可見兩處明顯的斷層三角面。Fc3上升盤抬升的幅度明顯地小于Fc1和Fc2上升盤的抬升幅度，表現(xiàn)為Fc3后方三角形山體的高度顯著低于其兩側(cè)山體的高度，這種情況表明Fc3可能是在Fc1、Fc2經(jīng)歷了一定階段的演化之后才形成的。

圖5 兩個(gè)段落內(nèi)幾處比較典型的斷層生長發(fā)育情況Fig.5 Several classic locations of fault growth and evolution in two segments.

Ⅱ段上d處(圖5a2，b2)的斷裂Fd1正在沿走向向東生長，表現(xiàn)為Fd1東段在山前Q3p山體內(nèi)形成了一段線性良好的線性形跡(圖中黑色虛線段所示)。

Ⅲ段上e處 (圖5a3，b3)發(fā)育了一小段斷裂Fe3，其走向相對(duì)于Fe1和 Fe2都發(fā)生了轉(zhuǎn)折。Fe3的發(fā)育使Fe1和 Fe2相連，并將Fe2截成兩部分，一部分保持原有狀態(tài)，另一部分被Fe3的活動(dòng)所代替而被廢棄(圖5b3中虛線段所示)。Fe3可能是Fe1側(cè)向生長并與Fe2連接的過程中走向逐步發(fā)生偏轉(zhuǎn)而形成的，也可能是一條獨(dú)立于Fe1和 Fe2的新生斷裂，通過自身生長最終使Fe1和 Fe2相連接。

Ⅲ段上f處 (圖5a4，b4)的情形與Ⅱ段上的c處相類似。該處發(fā)育的一段斷裂Ff1將山口處斷裂原來的銳角形態(tài)截?cái)啵現(xiàn)f1后方呈三角形的上升盤的抬升幅度同樣遠(yuǎn)低于其兩側(cè)山體抬升的高度，表明Ff1是一條較新的斷裂，是在原山前斷裂發(fā)育了一定階段之后才形成的。

2.3 山前扇體內(nèi)新生斷裂的發(fā)育

除了前述段落間以及段落內(nèi)斷層的生長發(fā)育之外，還有一種類型的新生斷裂。從空間分布特征來看，這種新生斷裂發(fā)育在山前沖洪積扇的沉積層內(nèi)，是山前斷裂向盆地內(nèi)部的進(jìn)一步拓展和演化。

g處的這種新生斷裂Fg1發(fā)育于山前的Q3p晚期洪積扇內(nèi)(圖6a，b)，F(xiàn)g1切割了扇體，并形成了一段線性良好的陡坎地貌(圖6c)。在陡坎上適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)橫跨陡坎開挖了探槽(圖6c中黑色實(shí)線矩形框所示)。探槽的東西兩壁都很好地揭露了斷層的存在。在探槽東、西壁位于斷裂部位的照片拼接圖(圖6d，e)中都可以清楚地看到斷層活動(dòng)的跡象。

圖6 g處新生斷裂的生長發(fā)育情況Fig.6 The growth and evolution of the new fault in zone g.

斷層面兩側(cè)的地層明顯地被錯(cuò)斷，而且在東、西兩壁的上、下盤都找到了斷錯(cuò)標(biāo)志層，根據(jù)這些標(biāo)志層測得斷層的累積垂直位錯(cuò)量為5～6m。斷層上、下兩盤之間存在著一定寬度的破碎帶，應(yīng)該是斷層多次活動(dòng)的結(jié)果。斷層下降盤之上也可見明顯的地震崩積楔。其中位于崩積楔之下的一些地層(圖6d中地層①、②，圖6e中地層①)在斷層活動(dòng)面附近發(fā)生了彎曲現(xiàn)象，這可能是由于在隨下降盤下滑的過程中受到拖拽而逐漸形成的。

目前Fg1只是在山體內(nèi)形成了一小段斷層陡坎，以后完全有可能通過側(cè)向生長向陡坎兩側(cè)繼續(xù)增長和延伸，可能的位置如圖6a，b中紅色虛線所示。

3 斷層生長發(fā)育的特點(diǎn)和規(guī)律

通過分析得到以下有關(guān)斷層生長和發(fā)育的一些特點(diǎn)和規(guī)律。

3.1 斷層生長發(fā)育對(duì)斷裂帶幾何形態(tài)的平滑作用

我們把上述地點(diǎn)的斷層幾何形態(tài)特征的差異分為兩大類(圖7a中(1)和(2)):

圖7 斷層生長發(fā)育的特點(diǎn)和規(guī)律Fig.7 Several characteristics and rules for fault growth and evolution.

第1類主要包括c，f，g 3處，這些地方原有山前斷裂沿走向存在棱角狀、弧狀等不平滑的幾何形態(tài)，新生斷裂的發(fā)育往往“截彎取直”，將這些不平滑的幾何形態(tài)截?cái)?、去除，具有平滑幾何結(jié)構(gòu)的作用(圖7a(1))。g處的新生斷裂雖然相對(duì)獨(dú)立地發(fā)育于山前洪積扇之中，但是如果將它們與其后方呈不規(guī)則弧狀、曲線狀的山前斷裂結(jié)合成一個(gè)整體來看，仍然呈現(xiàn)出對(duì)山前斷裂不規(guī)則形態(tài)“截彎取直”的趨勢和特點(diǎn);可能是由于斷層面剛剛出露地表，因此只在局部發(fā)育了的一段斷層陡坎，尚未達(dá)到完全截?cái)嗟某潭?，以后完全有可能通過側(cè)向生長向兩側(cè)繼續(xù)延伸。

第2類主要包括a，b，d，e等處，原有的2條斷裂走向相近，并具有一定的間距，間距的存在造成了走向上的錯(cuò)斷和平移，造成了幾何結(jié)構(gòu)的不連續(xù)，斷層通過生長發(fā)育連接起這些間斷的斷層段，使斷層的幾何結(jié)構(gòu)變得連續(xù)和平滑(圖7a(2))。該類中看似并沒有像第1類中的那些不規(guī)則形態(tài)，但是從更廣義的角度來看，這種不連續(xù)性同樣可以視為一種形態(tài)上的不規(guī)則、不平滑，斷層生長發(fā)育及其對(duì)間斷斷層段的連接同樣可以理解為對(duì)這種不規(guī)則幾何結(jié)構(gòu)的平滑過程，也就是廣義上的“截彎取直”。

由此可見，斷層的生長發(fā)育主要出現(xiàn)在幾何形態(tài)不規(guī)則的區(qū)段，這主要取決于斷層幾何結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性，同時(shí)對(duì)這種不規(guī)則性具有“截彎取直”式的消除和平滑作用。斷層生長發(fā)育的這種特點(diǎn)一定是有其內(nèi)在的構(gòu)造成因。就本文所討論的蔚-廣盆地南緣斷裂帶來說，斷裂帶繼承了燕山期的某些構(gòu)造面、弱化帶，增加了幾何結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜程度、不規(guī)則性，或者可以統(tǒng)一地說成粗糙度，具體表現(xiàn)為上述第1，2類中的各種不規(guī)則幾何形態(tài)。在盆地內(nèi)新的拉張應(yīng)力場的環(huán)境之下，這種粗糙度在一定程度上增加了盆地內(nèi)半地塹地塊下滑運(yùn)動(dòng)面所受的摩擦阻力，對(duì)地塊滑動(dòng)產(chǎn)生阻礙作用，為了克服這種阻礙，斷裂通過其生長和發(fā)育逐漸截?cái)?、去除這些棱角、曲折或間斷等一系列的不規(guī)則形態(tài)，使滑動(dòng)面的粗糙度降低，平滑度增加，更有利于半地塹地塊的下滑運(yùn)動(dòng)(圖7b，其中黑實(shí)線段表示原始斷裂，黑虛線段表示斷裂生長部分)。斷層生長發(fā)育的這種平滑作用取決于并體現(xiàn)了構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的新生性特點(diǎn)。

此外，雖然上述各種不規(guī)則形態(tài)有著顯著不同的空間尺度，但是均存在斷層生長發(fā)育的現(xiàn)象，這說明斷層的生長發(fā)育并不取決于不規(guī)則形態(tài)空間尺度的大小，而主要取決于幾何形態(tài)本身所具有的不規(guī)則性。

3.2 斷層生長發(fā)育的程度受不規(guī)則形態(tài)尺度的影響

前述各處的斷層雖然都在生長發(fā)育，并對(duì)不規(guī)則形態(tài)進(jìn)行“截彎取直”，但是“截彎取直”的程度卻不盡相同。

3.1節(jié)的第1類不規(guī)則形態(tài)中，c和f的空間尺度相當(dāng)，屬于一個(gè)量級(jí)，它們均已被完全截?cái)?相比之下，g對(duì)應(yīng)的空間尺度明顯要大一個(gè)量級(jí)，相應(yīng)的截?cái)喑潭让黠@偏低，尚有一多半的空區(qū)。

3.1節(jié)的第2類不規(guī)則形態(tài)中的空間尺度關(guān)系為e＜a＜b，其中e處已完全連接和截?cái)?，a處已大部分連接并即將截?cái)?，b處截?cái)嗟某潭茸畹?，離兩條斷裂相連接尚有一大段距離。

以上的實(shí)際情況表明，隨著不規(guī)則形態(tài)空間尺度的增大，“截彎取直”的程度呈現(xiàn)降低的趨勢。這可能是因?yàn)殡S著不規(guī)則形態(tài)空間尺度的增大，斷層需要通過生長更長的距離來克服粗糙度的阻礙，這樣一來最終達(dá)到完全“截彎取直”程度所需的時(shí)間就越長;反之空間尺度越小，所需時(shí)間就越短。因此，在經(jīng)歷了相同的時(shí)間段之后，尺度較小的不規(guī)則形態(tài)已經(jīng)被完全截?cái)嗷蜻B接，而尺度較大的不規(guī)則形態(tài)可能仍然正處于被截?cái)嗷蜻B接的過程之中，“截彎取直”的程度相對(duì)較低，表現(xiàn)出一定的滯后性，如圖7c所示。

4 結(jié)論和討論

綜上所述，斷層的生長發(fā)育主要具有以下幾個(gè)方面的規(guī)律和特征:

(1)斷層幾何結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性是決定斷層是否會(huì)生長發(fā)育的一個(gè)重要因素。這種不規(guī)則性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是幾何形態(tài)的不平滑性，比如棱角狀、弧狀等一系列凸凹不平的形態(tài)特征;二是幾何結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性，比如由于斷層間距存在而形成的走向上的間斷等。

(2)斷層的生長發(fā)育往往會(huì)消除斷層幾何結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性，一方面截?cái)?、去除那些不平滑的幾何形態(tài)，另一方面連接那些走向上發(fā)生間斷的斷層，具有一種“截彎取直”的效應(yīng)。這種效應(yīng)使得斷層幾何形態(tài)和結(jié)構(gòu)變得更加平滑和連續(xù)，其結(jié)果是降低了斷層滑動(dòng)面的粗糙度，最終的目的是為了更加有利于盆地內(nèi)半地塹地塊沿?cái)鄬踊瑒?dòng)面進(jìn)行下滑運(yùn)動(dòng)。

(3)不規(guī)則形態(tài)的空間尺度并非斷層生長發(fā)育與否的決定性因素，但它卻會(huì)對(duì)“截彎取直”的程度產(chǎn)生影響。不規(guī)則形態(tài)空間尺度越大，“截彎取直”的程度越低。

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THE GROWTH OF THE SOUTH MARGIN FAULT OF THE YUXIAN-GUANGLING BASIN IN NORTHWEST BEIJING AREA

WANG Lin1，2)TIAN Qin-jian2，3)LI De-wen2，4)ZHANG Xiao-liang2)
1)Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing 100029，China
2)China Earthquake Disaster Prevention Center，Beijing 100029，China
3)Institute of Earthquake Science，China Earthquake Administration，Beijing 100036，China
4)Institute of Crustal Dynamics，China Earthquake Administration，Beijing 100085，China

Yuxian-Guangling Basin is a half-graben basin unit belonging to the basin-ridge structure zone in northwest Beijing area.The southern boundary of this basin is controlled by a normal fault belt called the Yuguang Basin South Margin Fault(YBSMF).The YBSMF is about 120km long，with a general strike of N70°E，and is an active fault zone.

The YBSMF was evolved from the propagation，interaction or linkage of existing isolated segments and the forming of new fault segments，and there are actually many segments and places along the YBSMF where the faults propagate and grow.However，except the study on the fault growth at the Jiugongkou segment by Cheng Shaoping in 1998，which indicated that the fault has propagated several kilometers westwardly in the late Late Pleistocene alluvial fans，the research about the propagation and growth of the faults at other places and segments is quite limited.At these segments and places，in what ways or patterns does the fault propagate，grow，link and evolve?What on earth controls and affects the propagation and growth of the faults?All these questions still remain unanswered yet and deserve further analysis and study.

Based on high-resolution remote sensing image interpretation，DEM 3D analysis，field geological investigation，trenching and so on，we made a research on the fault growth of the YBSMF.According to the fault geometry，fault activity and the difference of the faulted landforms，the YBSMF belt can be divided into five segments:Shangbaiyang segment，Tangshankou segment，Beikou segment，Songzhikou segment and Shanghupen segment.The faults grow and evolve both between adjacent segments and within each segment.Besides，some new faults also form in the proluvial fans in front of mountains.After a detailed comparison and analysis of all the sites of fault growth along the YBSMF，we find out several characteristics and rules about the growth of the fault.

First，the faults often grow or evolve where the fault geometry is irregular，and the irregularity of fault geometry is a primary factor which determines whether the faults propagate and grow or not.The irregular segments where the faults propagate and grow can be divided into two categories.The first type mainly includes the uneven or unsmooth segments，such as the segments with convex or concave arcs，edges or corners，and so on;the second type mainly consists of two nearly parallel faults with a gap between them，which causes the discontinuity of the fault geometry along the strike.

Second，fault growth leads to the“cut off”and elimination of the irregularity of fault geometry，such as cutting off the uneven or unsmooth segments，and linking the discontinuous segments along the strike.The elimination of the irregularity makes the fault geometry smooth and continuous，and reduces the roughness on the sliding surface，which contributes to the downward slip of the half-graben block inside the basin along the sliding surface.

Third，the degree of“cut off”or elimination may be affected by the spatial scale of the irregular shape.As the scale of the irregularity increases，the fault will propagate a larger distance to overcome the hindrance of the roughness，so it will take more time for the irregular segments to be completely“cut off”or eliminated，and vice versa.Therefore，after the same period of time，the irregularity with a small scale has been completely“cut off”or eliminated，while the irregularity with a large scale may be still in the process of segment linkage or cutting off，so the degree of“cutting off”or elimination is lagging behind and relatively lower.

normal fault，fault growth and evolution，fault lateral propagation，roughness of the fault plane，cut-off

P315.2

A

0253-4967(2011)04-0828-11

10.3969/j.issn.0253-4967.2011.04.008

2011-04-08收稿，2011-11-06改回。

財(cái)政部重大專項(xiàng)“我國地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)活動(dòng)斷層地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)”(201210916)資助。

王林，男，1982年生，2005年畢業(yè)于吉林大學(xué)地球科學(xué)與探測技術(shù)學(xué)院測繪工程專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，2008年畢業(yè)于中國地震局地殼應(yīng)力研究所固體地球物理專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)為中國地震局地質(zhì)研究所在讀博士生，主要從事地震地質(zhì)、構(gòu)造地質(zhì)、構(gòu)造地貌方面的研究以及GIS技術(shù)在活動(dòng)構(gòu)造中的研究與應(yīng)用，電話:010-82028100-3112，E-mail:wanglin 23010509@163.com。