基于夷平面三维形态研究活动断块新生代构造变形与运动 ——以京西北盆岭构造区为例

来源 :中国地震局地震预测研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pengxianwei1986
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京西北盆岭构造区是山西地堑系的重要部分,位于山西地堑系北端,属于山西地震带与张渤地震带的交汇区,是一个以半地堑—地堑构造为主的拉张断陷区,发育多个地堑、半地堑盆地,是一个典型的盆岭构造区。这些盆地的边缘大都受到了NE向活动断裂带的控制,将盆岭区划分形成了一系列的活动断块。上地幔软流圈熔融物质的上涌造成了盆岭区的整体拉张环境,是造成盆地断陷、断块掀斜的深部动力学原因。目前,有关该区域地震构造方面的研究仍然存在着一些问题。首先,就对断块新构造运动的认识情况而言,目前只是笼统地将所有断块的构造运动归为掀斜运动,缺乏对各个断块掀斜变形细节的具体认识,尚未系统而准确地获取断块掀斜方向、掀斜角度等一些主要的变形量或相关定量参数,缺乏对断块尺度累积构造变形总量的准确厘定,同时欠缺对各个断块掀斜运动差异性的辨别,以及在此基础之上对整个断陷区构造应变空间非均一性特征的识别;其次,缺乏对盆岭区断块之间相互关系以及断块整体结构的认识,对区域尺度断层系统总体性质的把握不足,断块与断块之间是通过怎样的协调机制而衔接组合在一起的?而断块又是以怎样的方式将各条孤立的断裂联系在一起的?如何评价断块整体结构的非均一性特征?等等。而上述这两方面问题的解决能够提供关于新生代以来区域地震构造总体活动水平与格局的关键信息,为约束区域地震构造背景提供重要参数与条件。因此这些问题值得进一步的研究和解决。研究区内普遍发育了多级夷平面,而这些不同级次夷平面的发育为解决上述这些疑难的构造问题提供了一定的契机。所谓夷平面,一般是指在地壳运动相对稳定的时期,由于外力长期的风化、剥蚀作用,削高补低,形成的向侵蚀基准面趋近的平缓起伏的、近似平坦的地形面。在后续构造活跃期内,由于断裂活动、断块运动,往往会对先期夷平面的水平形态造成影响,使原始的夷平面发生不同形式、程度的构造变形。因此,夷平面的构造变形可以指示地下更深层次的构造运动。近些年来,已经有越来越多的国内外学者基于夷平面的这种特性来研究活动构造的变形、运动与演化过程。前人对研究区内的夷平面进行过系统的梳理和研究,目前认为在该区域保存着北台面、甸子梁面、唐县面三期山地夷平面。本论文以区域内最高一级夷平面的构造变形为主,对盆岭区构造断块新生代以来的三维变形与运动进行分析和研究,尝试解决前面提到的研究区内仍然存在的一些构造问题。本论文基于最新的高分辨率遥感影像与地形数据,以及GIS平台先进的空间分析功能、算法,结合野外地质调查与测量,进行夷平面详细的遥感解译、精确的地形地貌分析,针对夷平面复杂的三维地貌形态,分析夷平面的三维构造变形特征并提取能够反映这种变形的定量参数,准确获取各个断块的构造变形量及相关参数,研究盆岭区内活动断块新生代以来的三维构造变形及运动,并基于断块运动与变形的差异性来揭示盆岭区断块整体结构及构造应变的非均一性特征。通过本文的研究,取得了以下一些初步的认识:(1)流域切割侵蚀程度与断块掀斜抬升程度之间存在正相关关系。随着断块掀斜角度的增加,前山区域横跨断块掀斜抬升前缘的流域的下切侵蚀、溯源侵蚀的程度都相应增加,相应的主分水岭的后退程度越高;(2)NEE走向的六棱山断裂东段、中段内的各个断块总体上都呈现掀斜运动,个别断块内部发育次一级的断裂。各个断块的掀斜角度各不相同,这种掀斜差异可能被断块之间的一系列NW向的断层所调节;(3)从掀斜运动程度的空间分布特征来看,六棱山断裂中段断块的掀斜角度及抬升量整体上高于东段,表现为中段断块前缘的掀斜速率整体上高于东段,中段的掀斜抬升速率范围约为1.22-1.55mm/a而东段的掀斜抬升速率范围约为0.45-0.71mm/a。(4)中段的两个块体之间形成了一个斜截与块体边界的近NE向构造带,斜向拉张环境可能产生了应变分配,同时形成了正断层与右旋走滑断层。1989-1999年期间,该段发生了一系列Ms≥5的中强地震,该强震序列的主要发震断层与这条右旋走滑断层密切相关。(5)盆岭区内的断块按照构造运动的形式可以分为掀斜式、地垒式、倾滑式三种。掀斜式地块属于半地堑构造断块,广泛地分布于盆岭区的西北部区域,块体之间表现为类似于多米诺骨牌式的排列组合形式,这些掀斜断块的下方很可能存在着滑脱面,总体上控制并协调了这些掀斜断块的运动与变形。地垒式断块以垂直隆升运动为主,集中地分布于盆岭区的东南部区域,往往是地形隆升相对较高的地方,分布于五台山地区、甸子梁地区以及小五台山地区等变质核杂岩出露的区域,可能反映了下方深部岩浆物质的强烈上涌。倾滑式断块集中地分布于盆岭区的东南缘,基本上沿着NE走向的太行山构造带发育和分布,它们紧邻北西侧的地垒式断块发育,往往表现为多个断块近平行地斜列式分布,构成阶梯状的样式。(6)以盆岭区所在的NE向构造条带为中心,断块掀斜角度向着盆岭区两侧外围逐渐衰减,从6°多逐渐减至不到1°。这表明断块掀斜运动程度从盆岭区中心向两侧逐渐减弱,由此推测盆岭区内部拆离构造的发育、深部岩浆物质的上涌与活跃程度要明显强于外围区域。当然,本文的结论是基于现有的数据资料、技术方法暂时得到的一些新的认识,以后还有待于其他资料与手段的进一步检验与完善。
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