吉祥和

蘭州大學資源環(huán)境學院,西部環(huán)境教育部重點實驗室 甘肅 蘭州 730000

1 前言

祁連山前沖斷帶中的隱伏逆沖斷層的運動學對于地震風險的評估,地殼變形過程和地貌演化的研究都有重要的意義。活動斷層的滑移量以及滑動速率結(jié)合古地震研究資料,對比同震位移量可以定量的評估發(fā)生地震的潛在能力。斷層的幾何形態(tài)對于祁連山變形過程的探究也具有重要意義,目前對于祁連山的變形機制主要的幾種認識有:變形主要發(fā)生在上地殼,這種模式下斷裂向下延伸深度較淺;祁連山下地殼地幔之間是解耦變形,阿拉善巖石圈沿著先前存在的古縫合帶俯沖至祁連山下[2];這一地區(qū)斷裂延伸較深,達到上地幔分割不同剛性塊體[3],基于以上認識,如果我們能夠獲得斷裂向下延伸的形態(tài)和深度我們就能評估幾種形成機制。此外基于運動學模型可以得到斷層的滑動量,如果獲得了一條剖面上所有的斷層滑動量和形態(tài),通過恢復平衡剖面我們就能得到這個剖面的縮短應變率,再利用縮短應變率可以評估現(xiàn)今的地殼厚度是否可以僅通過地殼分布式縮短一種模式達到,這對于我們理解祁連山變形過程也非常有幫助。

祁連山前沖斷帶中包括許多隱伏斷層以及斷層滑動形成的相關褶皺,這些斷層沒有切穿地表形成地表破裂,所以例如斷層幾何形態(tài)等斷層相關信息的獲取變得非常困難。之前的研究通常利用地震剖面獲取斷層的相關信息,祁連山北緣河西走廊地區(qū)由于豐富的石油資源,所以有地震剖面研究揭示該地區(qū)的活動斷層相關信息,但這一地區(qū)地表和地下構造復雜,地震波在這一地區(qū)吸收衰減嚴重,經(jīng)濟成本較高的地震剖面方法在這一地區(qū)應用耗資較一般地區(qū)更高,并且需要面臨得不到數(shù)據(jù)的風險[4]。此外地震剖面方法雖然在沉積巖層區(qū)域能較好的反應上地殼精細構造,但在基巖區(qū)域往往存在很大的不確定性。近年來也有學者在祁連山前開展地貌學工作,試圖通過精細的地表測量結(jié)合斷層相關褶皺理論對隱伏斷層幾何形態(tài)及相關褶皺運動學過程做出解釋。

2 研究現(xiàn)狀

沿著金塔河發(fā)育的河流階地被活動的南營背斜所變形,金塔河的階地記錄下來了南營背斜的變形過程,通過對金塔河階地的精細測量和幾何分析,得到南營背斜下伏鏟式斷層尖端位于距離地表2.2±0.1 km處,隨著深度的加深,斷層的傾角在5.8±1.1km處減小到23±3°,結(jié)合年代學研究得到南營背斜縮短速率為0.8mm/a[5]。

有學者通過對北大河沿岸階地的研究,推算了地殼尺度的斷層幾何形態(tài),排除氣候影響之后,得出褶皺的形成是由一條陡峭的逆沖斷層控制(傾角約為50°),該斷層在地下15-17 km深處和約為10°的滑脫層連接。還得出斷層深部的滑動速率大約是地表的1.8倍,這表明了很大一部分的縮短是被山脈內(nèi)部的縮短所吸收的。結(jié)合光釋光和宇生核素暴露測年得到自T2廢棄以來縮短速率為1.4±0.4 mm/a[6]。

也有學者在祁連山北緣東段的童子壩河利用變形的河流階地結(jié)合鏟式斷層相關褶皺的模型,推算出永固背斜的生長是由兩個平面斷坡組成的斷層控制,這兩個平面斷坡被一段鏟式斷層所分隔。并結(jié)合年代學研究得到了民樂-大馬營斷裂的水平滑動速率為1.4±0.5 mm/a,永固背斜的水平縮短速率為1.3±0.4 mm/a[7]。

3 結(jié)論與展望

這些研究所獲得的的滑動速率能夠很好的和區(qū)域內(nèi)的前人研究結(jié)論或者現(xiàn)代GPS觀測數(shù)據(jù)匹配,證明基于構造地貌學方法可以可靠的限定活動斷層的滑動速率,代表了此種方法在祁連山前的研究中具有較好的前景。但由此方法推算出的斷層幾何形態(tài)可靠性并未得到驗證,還需要進一步的工作來證明模型推算幾何形態(tài)的可靠性。