东天山东段碱泉子-巴里坤断裂系晚第四纪左旋走滑的地质证据

日期:2019.12.24 阅读数:12

【类型】期刊

【作者】吴富峣,冉勇康,李安,徐良鑫,曹筠(中国地震局地质研究所活动构造与火山重点实验室;中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室;中国地震局地壳应力研究所)

【作者单位】中国地震局地质研究所活动构造与火山重点实验室;中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室;中国地震局地壳应力研究所

【刊名】地震地质

【关键词】 东天山;走滑断裂系;区域主应力;晚第四纪活动特征

【资助项】财政部项目“中国重点监视防御区活动断层地震危险性评价”

【ISSN号】0253-4967

【页码】P617-630

【年份】2019

【期号】第3期

【期刊卷】1;|6;|7;|8;|2

【摘要】东天山至阿尔泰一带吸收了约10mm/a的地壳缩短量,占印度-欧亚大陆缩短量(约40mm/a)的1/4,其中一部分变形量在阿尔泰一带通过断裂的右旋走滑和块体的逆时针旋转的联合作用吸收,但东天山一带的地壳变形吸收和调节方式目前仍然存在争议。通过近年来在东天山东段碱泉子、巴里坤山和哈尔尼克山进行的野外地质调查工作,发现东天山东段展布1个左旋走滑断裂系。自西向东,碱泉子-托莱泉断裂、巴里坤盆地南缘断裂和哈尔尼克山中央断裂构成该断裂系的主要格架,这个断裂系在东天山晚第四纪乃至新生代以来的造山过程中调节了山脉隆升过程的变形分配。这些断裂的晚第四纪活动随着断裂走向与区域主应力(NE向)夹角大小的变化呈现不同的活动特征。具体来说,近EW向的碱泉子-托莱泉断裂展现出以走滑为主的特征,这种特征一直延伸到EW—NW向巴里坤盆地南缘断裂的雄库尔一带,但自洛包泉以东巴里坤盆地南缘断裂开始发育逆冲分量,在巴里坤县城以东断裂的活动则表现为逆冲伴随走滑,往东NWW—EW向的哈尔尼克山中央断裂则又呈现出以走滑为主的特征。断裂系的活动特征耦合在东天山东段的造山过程之中,调节和吸收了部分地壳变形,造山带根部断层的变形在造山过程中可能并不是唯一起决定性作用的释放方式。

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 东天山东段碱泉子-巴里坤断裂系晚第四纪左旋走滑的地质证据

东天山东段碱泉子-巴里坤断裂系晚第四纪左旋走滑的地质证据

吴富峣1) 冉勇康1,2)* 李 安3) 徐良鑫1) 曹 筠1)

1)中国地震局地质研究所,活动构造与火山重点实验室,北京 100029 2)中国地震局地质研究所,地震动力学国家重点实验室,北京 100029 2)中国地震局地壳应力研究所,北京 100085

摘 要:东天山至阿尔泰一带吸收了约10mm/a的地壳缩短量,占印度-欧亚大陆缩短量(约40mm/a)的,其中一部分变形量在阿尔泰一带通过断裂的右旋走滑和块体的逆时针旋转的联合作用吸收,但东天山一带的地壳变形吸收和调节方式目前仍然存在争议。通过近年来在东天山东段碱泉子、巴里坤山和哈尔尼克山进行的野外地质调查工作,发现东天山东段展布1个左旋走滑断裂系。自西向东,碱泉子-托莱泉断裂、巴里坤盆地南缘断裂和哈尔尼克山中央断裂构成该断裂系的主要格架,这个断裂系在东天山晚第四纪乃至新生代以来的造山过程中调节了山脉隆升过程的变形分配。这些断裂的晚第四纪活动随着断裂走向与区域主应力(NE向)夹角大小的变化呈现不同的活动特征。具体来说,近EW向的碱泉子-托莱泉断裂展现出以走滑为主的特征,这种特征一直延伸到EW—NW向巴里坤盆地南缘断裂的雄库尔一带,但自洛包泉以东巴里坤盆地南缘断裂开始发育逆冲分量,在巴里坤县城以东断裂的活动则表现为逆冲伴随走滑,往东NWW—EW向的哈尔尼克山中央断裂则又呈现出以走滑为主的特征。断裂系的活动特征耦合在东天山东段的造山过程之中,调节和吸收了部分地壳变形,造山带根部断层的变形在造山过程中可能并不是唯一起决定性作用的释放方式。

关键词:东天山 走滑断裂系 区域主应力 晚第四纪活动特征

0 引言

作为中亚造山带的重要组成部分,东天山(自西向东包含博格达山、巴里坤山和哈尔尼克山)近EW向延伸约600km,在晚古生代古老造山带的基础上新生代以来受青藏高原远程效应的影响再次复活(王宗秀等,2008)。东天山至阿尔泰一带吸收了约10mm/a的地壳缩短量(Calais et al.,2003),占印度-欧亚大陆缩短量(约40mm/a)的(Wang et al.,2001),东天山北部的阿尔泰一带以断裂右行走滑和小块体旋转的方式吸收了大量的SN缩短变形(Bayasgalan et al.,2005),但是东天山一带的变形吸收方式,前人的认识仍然存在争议。东天山东段南麓在地貌上发育明显的陡坎,哈密盆地北缘断层在山前呈右行雁列状不连续分布,剖面上具典型的低角度逆断层特征(冯先岳,1997),全新世以来垂直活动速率达到(0.65±0.08)mm/a(柏美祥等,1999)。在东天山东段以西,江娃利(1993)识别出了一系列与走滑构造相关的拉分盆地,Cunningham等(1996,2003)依据戈壁天山断裂系(GTSFS)与东天山的几何延伸关系和山脉东段戈壁上的断层活动特征认为,东天山东段可能具有挤压转换造山带的性质,但并未给出相关断裂晚第四纪的最新活动证据。山脉南北两侧的GPS矢量显示,东天山山脉相对于稳定的欧亚大陆向NE方向运动,发育明显的向E分量(Liang et al.,2013),近30a来的震源机制解显示在近EW向的断面上地震活动虽然以逆冲为主,但同时兼具左行走滑分量(图1),区域上地应力方向为NE向(Zoback,1992;谢富仁等,2004)。以上这些证据显示东天山东段一带自西向东同时发育垂向变形和侧向变形,可能存在1条走滑断裂系统来调节山脉隆升过程的变形分配。作者经过近几年来在东天山碱泉子—巴里坤—伊吾一带进行的详实野外工作,确认东天山东段一带发育1个走滑断裂系,本文拟论述该走滑断裂系晚第四纪以来活动的证据,并讨论它在东天山构造变形中的作用。

图1 东天山东段及其附近地区新生代断裂分布图(据Tapponieer et al.,1979;Cunningham et al.,1996,2003;Walker et al.,2007)
Fig. 1 Cenozoic fault distribution of east segment of eastern Tienshan and its vicinity(after Tapponieer et al.,1979;Cunningham et al.,1996,2003;Walker et al.,2007).
F1碱泉子-托莱泉断裂,F2巴里坤盆地南缘断裂,F3哈尔尼克山中央断裂;GPS 速度矢量来自Calais et al.,2003;Liang et al.,2013;震源机制来自哈佛大学GMT图解

1 构造背景

东天山最东段位于戈壁阿尔泰、阿尔泰和东天山3大造山带的交会处,向东以戈壁-天山断裂系(GTSFS)与西蒙古戈壁阿尔泰山脉毗连(Tapponieer et al.,1979),南部发育吐哈盆地(图1)。山脉沿EW—NW向延伸,往N凸出近似弧形,南以哈密盆地北缘断裂与吐哈盆地为界,北部发育七角井盆地、巴里坤盆地和伊吾盆地等一系列山间盆地,分别以碱泉子-托莱泉断裂、巴里坤盆地南缘断裂和哈尔尼克山北麓断裂为界与盆地分开。

东天山东段东部邻区主要展布2组共轭状发育的断裂组(Cunningham et al.,1995),即右行挤压转换的阿尔泰NW向断裂带和左行挤压转换的戈壁阿尔泰NE、NEE向断裂带(图1)。其中,戈壁阿尔泰NE、NEE向左行断裂带向W直接与东天山相连接,使区域断裂系统比较复杂,以NEE向、近EW向断裂发育为主,夹杂少量的NW向断裂,几何上呈菱形双弯构造。更靠北的阿尔泰NW向右行断裂带向S通过纸房断裂切入东天山山脉(冯先岳等,1997)。东天山东段位于2组共轭断裂系统的交互地带,其晚第四纪以来的隆升受这2组断裂系统活动的影响十分明显(Cunningham et al.,1996)。

2 断裂系晚第四纪的走滑活动

在东天山东段,通过遥感解译和野外地质调查,结合前人资料,发现自西向东展布了碱泉子-托莱泉断裂、巴里坤盆地南缘断裂和哈尔尼克山中央断裂等具有明显走滑分量的断裂。这些断裂组成碱泉子-巴里坤断裂系,其活动特征是晚第四纪东天山东段最新变形过程的直接反映。以下将按照自西向东的顺序分别叙述几条断裂活动的地质、地貌证据。

2.1 碱泉子-托莱泉断裂(F1)

碱泉子—托莱泉一带是西侧博格达山和东侧巴里坤山的过渡部位,平均海拔明显低于两侧山脉,暗示这一带并不纯粹是挤压变形,实地考察发现变形并不完全集中于山脉根部,NEE向(约80°)展布的断裂控制了晚第四纪以来的最新变形。断裂西端消失在博格达山山麓前的冲积扇上,往东沿断裂发育西盐池、七角井和托莱泉一系列山间盆地,断裂以水平运动为主要特征,左旋位错了一系列第四纪冲沟,切割了晚第四纪最新扇体,断裂平面展布具有类似走滑构造尾端的马尾状发散几何特征(图2)。

博格达山麓碱泉子一带,断层迹线平直,最新的地震活动在山麓前靠近盆地一侧的冲积扇上造成清晰的古地震形变带(约20km),沿形变带可见冲沟同步位错、挤压脊和堰塞塘等典型的走滑断层相关地貌。最新的冲积扇缘和冲沟都具有明显的左旋位错,最新1次冲沟左旋位错量约4m,累积的垂直位错约1m(图2)。断裂走向在碱泉子以东变为近EW向,左阶左旋排列,沿断裂发育西盐池、七角井和托莱泉等一系列线性展布的拉分盆地,佐证了断层左旋运动的活动特征。

图2 碱泉子-托莱泉断裂地形地貌和碱泉子段的左旋位错(DEM数据来自ASTER GDEM,卫星图片来自Google Earth;DEM影像位置见图1)
Fig. 2 Shade relief map of Jianquanzi-Tuolaiquan Fault and sinistral offset at Jianquanzi site (DEM data from ASTER GDEM,satellite images download from Google Earth;see Fig. 1 for DEM location).
a 碱泉子一带的卫星图片;b 对图a的地貌解译;c 破裂带上的最新左旋位错冲沟的实测;d 拉分盆地远观照片

断裂最东段与巴里坤盆地南缘断裂相接的地方发育一典型的拉分盆地,平面上呈菱形,即托莱泉拉分盆地,从盆地长度来看,断裂总的走滑量最大可能达到约7km(田勤俭等,2001),但具体值目前尚不能精确确定。盆地内发育3期冲积扇(T1,T2,T3),最老1级的中更新世冲积扇被累积位错约1.2km(罗福忠等,2002),但考虑到冲积扇体(T3)边缘被剥蚀,若以其最边缘来估算被累积位错,认为累积位错可能约600m左右(图3)。若按照冲积扇的年龄来粗略估计,断裂中更新世以来的滑动速率≤6mm/a。山体边缘垂直位移不明显,但盆地内发育明显的断层槽谷和反向断层陡坎。 沿反向陡坎实测了冲沟位错,可能发育 (4±0.5)m的单次位错和约 (9±0.5)m的累积位错(图3)。

拉分盆地是走滑构造活动最明显的构造证据,沿碱泉子-托莱泉断裂发育的不同尺度的拉分盆地构造暗示了该断裂晚第四纪活动以走滑为主,虽然断裂整体位于挤压构造环境之中,但逆冲分量在地表的表现十分微弱,沿断裂并未发现明显的宏观隆升地貌发育。

图3 托莱泉拉分盆地的DEM影像和实测冲沟位错
Fig. 3 Shade relief map of Tuolaiquan pull-apart basin and gully offset.
DEM影像位置见图2

2.2 巴里坤盆地南缘断裂(F2)

巴里坤盆地南缘断裂自雄库尔—洛包泉一带向E延伸约300km,断裂走向与巴里坤盆地的几何边缘重合,控制了巴里坤山和巴里坤山间盆地的发育(图4)。断裂走向在奎苏以西为近EW向,向东转为NW向,进入哈尔尼克山后又变为近EW向,总体上呈现出1个向E凸出的弧形,与区域地应力方向几乎垂直(Zoback,1992)。断裂的活动性质与断裂走向的变化具有较好的分段对应,1842年M7.5历史地震在断裂最西端雄库尔一带产生了长度>10km的地表破裂带,1914年M7地震在断裂东段哈尔尼克山中也保留下了至少10km的地表破裂带遗迹,2条破裂带保存较好(吴富峣等,2016)。

图4 巴里坤山-哈尔尼克山地形地貌图和巴里坤盆地南缘断裂雄库尔段的地貌照片和地形实测(源数据来自ASTER GDEM)
Fig. 4 Shade relief map of Barkoltagh-Karliktagh and landforms along Xiongkuer segment of South Barkol Basin Fault(DEM data downloaded from ASTER GDEM).
a 雄库尔一带的Google Earth卫星影像,红箭头所指为断裂;b 差分GPS实测的最新冲沟位错,绿色区域为断层陡坎;c 被位错的冲沟实拍;d 断层槽谷

2.2.1 雄库尔-洛包泉断裂

断裂最西端在雄库尔到洛包泉之间沿山麓近EW向分布,1842年 地震造成的地震地表破裂带十分清楚(冯先岳,1997),地貌上明显的断层槽谷和冲沟同步位错(图4a),破裂带发育在山前冲积扇上,断层迹线平直,地表上见到线性排布的堰塞塘。为了限定断裂的晚第四纪活动特征,在雄库尔一带进行了探槽开挖、地貌实地测量和UAV(unmanned aerial vehicle)航空测量工作。

利用UAV无人机对雄库尔东约2km的同步位错冲沟进行了航空测量,后期通过photoscan软件处理得到了高精度地表3D数据。断层左旋性质十分明显,最东段的基岩被位错了约110m(图5)。

图5 雄库尔东利用UAV技术获得的左旋走滑断层DEM模型
Fig. 5 Sinistral fault DEM model derived from UAV measurement at east of Xiongkuer.

雄库尔探槽开挖在因挤压脊隆升堵水形成的槽谷内(图4),跨反向陡坎(挤压脊)开挖的探槽解译结果表明,探槽具有明显的走滑断层花状结构(图7),最近1次事件造成的同震裂隙被最新的沉积物充填。差分GPS测量揭示探槽东侧发育了1条左旋位错量达到4m的冲沟(图5),但无论从探槽中还是地貌上都未见明显的构造抬升分量,断裂活动还是以左旋走滑为主要特征,逆冲分量并不明显。

图6 雄库尔探槽解释图
Fig. 6 Log of Xiongkuer trench,a and b are detailed fault information.
a、b 探槽局部放大,探槽位置见图4;①黑色现代土壤层,颗粒细,1842年地震活动造成同震裂隙发育;②浅黄色、浅红色黏土层夹砾石层,在其中取得C401、C403样品的14C年龄为(1 850±30)a和(2 250±30)a;③堰塞塘静水沉积层,砾石层,水平层序清楚,与周围地层以不整合接触;④浅白色黏土层夹水平砾石层;⑤黄色细粒黏土层,沉积形状不规则;⑥白色黏土层,细粒沉积,底部见少量砾石;⑦大砾石层,分选磨圆差;⑧黄色细砾石层,夹黏土层

图7 UAV无人机实测的DEM模型和地貌照片
Fig. 7 DEM model derived from UAV measurement and landform photos.
a 断层槽谷远观;b 为沿断层发育的带逆冲分量的陡坎

雄库尔往东断裂走向与主应力的夹角开始起了略微变化,断裂的运动模式有了一定的变化,利用UAV无人机对雄库尔东洛包泉一带进行了航空测量,获得了洛包泉一带高精度的DEM数据,从建立的地貌模型上发现断裂虽然仍以走滑运动为主,但逆冲分量开始明显发育(图7),具体表现为: 断裂在山体后缘的活动形成了明显的断层槽谷,位错了多个山脊,位错量在230~280m,在山体前缘,逆断层陡坎的高度约为8m,但不能排除基岩岩槛的干扰。依据地貌观察,我们认为巴里坤盆地南缘断裂在洛包泉一带的深部运动模式仍然以走滑为主,但断裂在浅部可能表现为花状结构,这造成了断裂在山体前缘形成了明显的逆冲陡坎,这种模式在该段断裂上可能具有代表意义。

图8 奎苏南巴里坤盆地南缘断层地貌实测(具体位置见图4)
Fig. 8 Tectonic landforms along South Barkol Basin Fault in south Kuisu(see Fig. 4 for location).

图9 哈尔尼克山白杨沟ETM影像和出露的断层槽谷、堰塞塘和基岩断裂
Fig. 9 ETM image,fault trough,sagpond and bedrock fault in Baiyanggou,Karliktagh.
a、b 沿哈尔尼克山中央断裂发育的断层槽谷,红箭头标示断层位置;c 线性展布的堰塞塘和马鞍形山脊,红箭头标示断层位置;d基岩中发育的断层破碎带

2.2.2 奎苏

断裂在洛包泉到巴里坤县城之间的走向虽然有轻微的转变,但总体仍然保持近EW向。从巴里坤往东直到奎苏和盆地最东端,断层走向陡然转变NW向,与区域主应力的夹角近乎垂直,断层也展现出明显的逆冲分量,但沿陡坎发育的冲沟依然发育明显的左旋位错。奎苏南李家沟一带可以见到复式陡坎发育,后缘大陡坎高约35m,前缘小陡坎高4~5m,沿陡坎发育冲沟,冲沟在越过前缘陡坎时,被左旋位错,现今冲沟和废弃冲沟的累计左旋位错量约16m(图8)。从地貌表现来看,断裂在该段转换为逆冲性质,同时兼具走滑分量。断裂的垂直运动与水平运动的比例明显增大到约 2︰1,但我们测定的是单一冲沟和陡坎,更为精确的变形参数需要通过探槽来约束。

2.3 哈尔尼克山中央断裂

巴里坤盆地往东进入了东天山最东端的哈尔尼克山,该段断裂称之为哈尔尼克山中央断裂,断裂走向逐渐转变为NWW—近EW向。在党参沟—白杨沟一带,断裂左旋位错了一系列SN流向的河流和冲沟,其中最大的左旋位错达到1.1km。断层槽谷EW向展布,线性鞍形山脊和堰塞塘的发育暗示断层晚第四纪以来具有明显的走滑特征,断裂在基岩中呈破碎带产出,产状陡立,区分不出明显的断层上升盘和下降盘(图9,10)。台合曼一带发育的地震破裂带地貌印证了这一特征,该地表破裂带可能与1914年 地震相关联,保存下来清晰可见的遗迹长约10km,沿槽谷北侧呈直线状近EW向展布,多次活动在洪积扇上形成明显的堰塞塘沉积,冲沟被同步左旋位错,最小的左旋位错量约(4±0.2)m,冲沟剖面上见砾石定向形成的花状构造已经达到地表(图10),这些地貌和地质证据表明此段断裂晚第四纪以来以左旋水平运动为主要特征,沿断裂沟槽地貌大量发育,难以分辨伴随的隆升运动分量。

图10 台合曼一带哈尔尼克中央断裂的地质地貌特征(具体位置见图4)
Fig. 10 Geological and geomorphic features of central Karlik Fault in Taiheman(see Fig. 4 for location).
左上图为台合曼一带的Google Earth 卫星影像,红箭头标示断层位置;a 沿破裂带发育的堰塞塘和(4±0.2)m的左旋位错, 红箭头标示断层位置;b 断层远观,红箭头标示断层位置;c第四纪沉积物中发育的断层

综上所述,碱泉子-托莱泉断裂、巴里坤盆地南缘断裂和哈尔尼克山中央断裂晚第四纪以来展现出明显的左旋运动特征。随着断层走向与区域主压地应力夹角的变化,断层左旋运动分量与垂向运动分量的比例也相应地有所变化。具体来说,近EW向的雄库尔—巴里坤断层段展现出以走滑为主的特征,巴里坤—奎苏断层段的NW向断裂具有明显的逆走滑特征(杨章等,1988),而NWW—近EW向的哈尔尼克山中央断裂则又呈现出走滑为主的特征。

3 讨论和结论

3.1 断裂晚第四纪变形特征

碱泉子-托莱泉断裂、巴里坤盆地南缘断裂和哈尔尼克山中央断裂系统在平面上呈明显的向N凸出的弧形,尾端通过GTSFS向E延伸进入蒙古构造系统(Cunningham et al.,2003),具有明显的左行转换挤压造山带性质,我们沿断裂系进行的野外调查研究证实了这一说法。

(1)碱泉子-托莱泉断裂带在碱泉子一带发育的古地震遗迹显示,断裂带最新活动仍然以左旋水平运动为主,在平面上展布出典型的马尾状走滑构造形状,一系列各种尺度的拉分盆地也证实了断层的左旋特征。断裂走向(NEE向)与区域主应力NE方向夹角较小,使断裂具有明显的走滑运动特征,如果我们按照托莱泉盆地的几何结构推测,断裂的左旋走滑量≥7km(图3),但倾滑分量在地貌上并不明显,粗略估计断裂的滑动速率 ≤6mm/a。

(2)巴里坤盆地南缘断裂以菱形的托莱泉拉分盆地与碱泉子-托莱泉断裂相连接,断裂走向与山脉走向重合,其活动特征随断裂走向和主应力之间的夹角变化而变化。断裂最西端雄库尔一带表现出明显的走滑分量,1842年 地震地表破裂带有很好的走滑地貌表现,逆冲变形在地貌上反映并不明显。自洛包泉段往东开始发育逆冲分量,这种走滑变形和逆冲变形并存的构造模式可能延伸至巴里坤县城(图8),其原因在于断裂的走向以近EW向和NE向为主,与主应力方向夹角较小,但有不断变大的趋势。断裂中东段是指巴里坤县城到奎苏以东,断裂走向陡变为NW,与主应力方向夹角近乎垂直,断裂活动以垂向运动为主,在地貌上表现为不连续的陡坎(杨章等,1988),左旋走滑分量则表现为沿陡坎(约35m)发育的冲沟左旋位错(约16m),该段走滑分量与逆冲分量的比值可能达到1︰2左右,但需要更多的地质现象来对此值进行约束。

(3)哈尔尼克山中央断裂在党参沟—白杨沟一带地貌上最为典型(图9),断层槽谷发育,古地震遗迹丰富,左旋位错约为(4±0.2)m,断裂断错至地表,剖面上断层为花状构造,显示断裂此段为左旋水平运动,错断的冲沟位错最大约为1.1km。近EW向的断裂与主应力之间夹角与奎苏一带相比变小,断裂的活动性质也变得以走滑为主,没有找到相关地貌证据来约束逆冲变形分量。

3.2 东天山东段走滑断裂系的构造转换意义

东天山一带发育的走滑构造与青藏高原北部耦合的中、下地壳应力场有着极为良好的对应(Flesch et al.,2005),但与GPS矢量和地应力方向近垂直分布的走滑构造吸收不了巨大的缩短分量(约10mm/a),转换挤压构造是对区域应力场的调整适应。GPS速度模式显示区域内存在大量的向E的侧向运动分量,这个分量自东天山东段往东至蒙古境内一直存在,单纯的山脉根部逆冲变形导致的缩短难以解释这种上地壳的运动,左旋走滑构造的发育是地壳变形调整的必然,东天山东段几个GPS点近10多年来的观测也发现山脉两侧的缩短量很小(Liang et al.,2013)。结合东天山各条断裂晚第四纪活动特征,我们认为晚第四纪以来造山带根部的挤压变形在东天山东段变形过程中虽然可能占据主要地位,但碱泉子-巴里坤走滑断裂系的调节也是整个造山带变形中重要的组成部分。

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LATE-QUATERNARY GEOLOGICAL EVIDENCE OF JIANQUANZI-BARKOL SINISTRAL FAULT SYSTEM IN EASTERNMOST TIENSHAN

WU Fu-yao1) RAN Yong-kang1,2) LI An3) XU Liang-xin1) CAO Jun1)

1)Key Laboratory of Active Tectonics and VolcanoInstitute of GeologyChina Earthquake AdministrationBeijing 100029,China2)State Key Laboratory of Earthquake DynamicsInstitute of GeologyChina Earthquake AdministrationBeijing 100029,China3)Institute of Crustal DynamicsChina Earthquake AdministrationBeijing 100085,China

Abstract:As we all know,Eastern Tienshan and Altaid in central Asia accommodate~10mm/a crustal shortening,accounting for 1/4 shortening between India and Eurasia(~40mm/a). A substantial portion of these deformations was absorbed in Altaid in the north through a combination of right-lateral strike-slip and counterclockwise vertical axis rotation of crustal blocks,but how the crustal deformation was accommodated in Eastern Tienshan is still in debate. Based on the field investigation in Jianquanzi,Barkol Tagh and Karlik Tagh in Eastern Tienshan in recent years,we identified a sinistral strike-slip fault system mapped in Eastern Tienshan. From west to east,the Jianquanzi-Tuolaiquan Fault(JTF),South Barkol Basin Fault (SBF) and Central Karliktagh Fault(CKF)constitute the tectonic frame of this large-scale fault system,which plays an important role in adjusting the strain distribution during the process of orogening in Eastern Tienshan in Quaternary even since Ceonozoic era. The fault system displays different late-Quaternary characteristics when its orientation changes with regional tectonic principal stress(NE). Specifically,the EW-trending JTF exhibits sinistral slip with little vertical component which can extend to Xiongkuer segment on EW-NW-trending SBF. The EW-NW SBF displays sinistral slip from east of Luobaoquanto,Barkol County and reverse slip with little horizontal component at east of Barkol County. In easternmost,the WNW-EW trending CKF shows sinistral slip with no obvious vertical motion. This fault system’s activity coupled in the orogenic process of easternmost Tienshan,adjusting and accommodating a portion of deformation included in the orogenic process,and in turn we suggest that the deformation associated with range front fault in the orogen root may not be the only decisive way of deformation releasing.

Key words:Eastern Tienshan,strike-slip fault system,regional tectonic principle stress,late-Quaternary active characteristics

doi:10.3969/j.issn.0253- 4967.2016.03.009

〔收稿日期〕2015-06-24收稿,2016-03-17改回。

〔基金项目〕财政部项目 “中国重点监视防御区活动断层地震危险性评价”(1521044025)资助。

*通讯作者:冉勇康,男,研究员,E-mail: ykran@263.net。

中图分类号:P315.2

文献标识码:A

文章编号:0253-4967(2016)03-0617-14

〔作者简介〕吴富峣,男,1985年生,在读博士研究生,研究方向为活动构造与工程地震,电话:010-62009140,E-mail: woaiac1899@163.com。

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