0 引 言

新疆博罗科努—阿齐克库都克断裂带(以下简称博—阿断裂带)是一条斜切天山的大型右旋走滑活动断裂带，从哈萨克斯坦境内阿拉湖西南岸穿过阿拉山口进入我国，向南东方向延伸至吐鲁番盆地西南缘，全长约1 000 km，我国境内约860 km[1](图1)。从断裂控制的地层及岩浆岩来看，早古生代以前即已形成，新生代以来受印度板块向欧亚板块不断的推挤，天山强烈隆起，从而导致该断裂重新活动，并在地表形成清晰的线状展布的地貌特征[2]。

目前国内对博—阿断裂带的研究仅有较少的成果，是天山活动构造研究中相对薄弱的一环，但该断裂带又是天山地区重要的地震活动带，曾发生过若干次中、强地震，如1765年2月 9日在精河县发生6级地震、1944年3月10日在乌苏县南部与尼勒克县交界处发生7.2级强烈地震、1971年8月1日在乌苏县南却拉发生4.8级地震[3]。已有的研究成果表明，断裂带西段(阿拉湖至精河一带)晚第四纪以来的右旋滑动速率达2.2～5.0 mm/a，具备发生7.5级地震的能力[1,2,4]，但对该断裂带中东段的研究程度还很低，未能对断裂带活动的变形特征开展深入研究。随着博—阿断裂带中东段1∶5万活动断层填图工作的开展，在吐鲁番盆地西南山前冲洪积扇上发现了大量断裂新活动的证据，如：冲沟右旋错动、断错洪积扇、阶地变形、挤压隆起等构造地貌，这表明该段断裂带晚第四纪以来同样经历了强烈的右旋走滑活动。

本文在高精度卫星影像解译的基础上，对研究区内典型的构造地貌进行实地测量，并结合区域地貌资料以及测年(OSL)结果，确定不同地貌面的形成时代和位错量，从而估算博—阿断裂带中东段晚第四纪以来的活动速率。

1 博—阿断裂带中东段概述

该断裂带西起吐鲁番盆地西南缘，向东延伸依次切过祖鲁木台沟、乌苏通沟、米什沟，终止于可可乃克沟西岸，长约48 km，走向120°，以右旋走滑为主。可可乃克沟以东，在山前冲洪积扇上断裂活动未见形迹，而是表现为轴向近东西的挤压隆起。

依据断裂的变形特征和连续性可将研究区内的断裂带分为3段，西段：阿乐惠西南—乌苏通沟西岸，以右旋走滑为主，并兼有一定的逆冲分量；中段：乌苏通沟以西—可可乃克沟西岸，分为南北两支，北支以右旋正走滑为主，南支以逆冲运动为主；东段：可可乃克沟以东，以近南北向的挤压变形为主(图2)。

2 地貌特征及断层位错

研究区位于吐鲁番盆地西南缘，总的地貌特征呈“山—山麓”格局，博—阿断裂带以南为高耸的觉罗塔格山体，以北则发育一系列不同期次的冲洪积扇和阶地等。在活动构造研究中，各类第四纪地貌面(如阶地、洪积扇面等)往往被作为构造变形的记录器，想要了解该地区断裂运动的幅度和性质、滑动速率等问题，很大程度上要依赖于这一地区地层及地貌的研究程度[5-6]，因此我们以该地区第四纪地貌变形特征为例，来探讨博—阿断裂晚第四纪以来的活动特点。

2.1 第四纪地貌分布与分期

依据第四纪地貌面的位置高低、形态特征、表面冲沟发育及沉积物特征等，吐鲁番盆地西南山前主要发育3期冲洪积扇。

第一期冲洪积扇称为Fan3，分布较为局限，多残留于河流出山口两侧，后期受气候变化等因素影响，下切形成T3阶地。卫星图像中，这一期地貌面多呈灰色，表面遭到后期流水的强烈侵蚀，扇体表面已被侵蚀成多条深达2～7 m的顺向切沟。岩性多由粒径小于50 cm的青灰色含砂砾石层组成，砾石磨圆一般，呈棱角、次棱角状，分选较差，胶结一般，顶部覆盖有少量松散薄层状含砂土层。

第二期冲洪积扇称为Fan2，为研究区内分布最为广泛的地貌面，在卫星影像中表现为灰白色沉积面，虽然遭受后期水流切割，但扇体基本呈现出完整且平坦的表面，自然坡降仅2°左右，研究区内主要河流的T2阶地向北延伸不远便与之连为一体。岩性多由灰色、灰黄色、含土砂砾石层组成，砾径以1～5 cm为主，夹少量漂砾，漂砾砾径小于50 cm、次圆—次棱角状、弱层理发育。

第三期冲洪积扇称为Fan1，多位于河流冲沟的出山口处，形成不规则扇形倾斜面，在卫星影像中该地貌单元与其他地貌单元之间的色调差别非常明显，呈灰黑色，岩性主要为来自基岩区的花岗岩砾石，次棱角状，分选较差，粒径以10～30 cm为主，含大漂砾(粒径大于50 cm)，堆积松散，绝大部分砾石颗粒表面发育有褐黑色的沙漠漆。

2.2 冲洪积扇表面冲沟的右旋位错

博—阿断裂带西段西起于阿乐惠西南山前，向东终止于乌苏通沟以西。在山前的冲洪积扇面上断续发育长约6 km的顺向断层陡坎，陡坎总体坡向北，扇体表面的冲沟在断层陡坎穿过处发生同步右旋错动，宏观上呈现出“Z”形态，这样的水系扭曲形态与该段断裂的右旋走滑运动性质完全一致，并且在Fan3冲洪积扇上表现最为显著。深切断层的冲沟所揭露的剖面显示基底岩石向北逆冲到第四纪砾石堆积之上，断层破碎带宽约1 m，断层滑动面出现在灰紫色—灰黄色碎裂岩中，断层带附近的砾石受应力挤压作用产生牵引变形(图3b、c)。

为了精确厘定断裂的位移量，使用高精度差分(Real-Time Kinematic)GPS对Fan3冲洪积扇上5条右旋位错保存完整的冲沟进行测量，以流水线切线与断裂交点之间的距离作为冲沟的水平位移量，其结果表明切割越深、规模越大的冲沟，其位移量也相应越大，例如冲沟5的规模最大，右旋位移量达40.8 m，其余冲沟的位移介于22～28 m的区间内(图3a)，这表明冲沟的偏转应该是断裂长期走滑位错积累的结果[7]，并非一蹴而就。

该断裂带中段西起乌苏通沟以西，向东延伸至可可乃克沟东岸，断裂带北支在山前形成一条十分醒目的反向断层陡坎。由于断裂带横跨不同时期的地貌面，不同位置所形成的陡坎高度也不尽相同。乌苏通沟西岸断层出露地表，断层面近乎直立，陡坎高达数米，古生代基岩被错出地表，乌苏通沟东岸陡坎高度仅有数十厘米。由于研究区内冲洪积扇整体倾向北，而坡向西南的陡坎阻塞了来自上游的水系，使得断层下盘在靠近陡坎处受到严重侵蚀，断裂在水平方向的运动特征不够清晰。

在米什沟以西山前Fan2冲洪积扇上，多条冲沟被系统的右旋错动，本文选取了3条冲沟进行实地测量，冲沟6从影像图中可以识别出2次位错，分别为26.5 m、18.3 m，冲沟7的位错量较小，仅有13.2 m，可能是由于位错发生后冲沟的左岸不断被侵蚀，导致量取的位错量变小，冲沟8的上游分为2支，左支位错达25.9 m，右支相对年轻，尚未发生明显错动(图4a、b)。

探槽揭露的剖面显示断裂带由2条正断层组成，其中f1为主断层，断层带宽10～30 cm，产状215°∠56°，通过对比断层两盘的砾石层，测得f1的垂直断距达2 m左右；f2断层带宽5 cm左右，产状195°∠47°，垂直断距30 cm(图4c)。

3 断裂水平滑动速率的估计

要确定博—阿断裂带中东段的右旋滑动速率，首先要确定晚第四纪以来断裂带的右旋位移量，第二要确定被错动地貌面的最终形成年龄。本文已指出阿乐惠西南山前Fan3冲洪积扇上的冲沟沿断裂带被同步右旋错动，位移量介于22.2～40.8 m之间。尽管本次研究没有在Fan3洪积扇上取得相应的测年样品，但在托克逊以南甘沟T3阶地上获取了距地表4.5 m的光释光(OSL)测年样品，其结果为距今(99.2±15.9)ka(浙江省中科释光检测技术研究所测试)，T3阶地与Fan3洪积扇属于同一期地貌面，二者具有相同的形成年代，因此可以估计Fan3洪积扇形成以来，该处断裂平均右旋走滑速率为0.2～0.5 mm/a。

米什沟以西山前Fan2冲洪积扇上冲沟的右旋位移量介于13.2～26.5 m之间，位于测量点以西约100 m处，沿垂直断层走向开挖了深3.5 m的探槽，在距地表0.2 m的含砂粉土层内取得测年样品，光释光(OSL)测年结果为距今(18.7±2.6)ka(图4c)，由此可以得到Fan2洪积扇形成以来该处断裂平均右旋走滑速率为(1.64～0.62)mm/a。

4 讨 论

计算一条走滑断层的平均滑动速率从理论上来讲需要2个参数：一个可测量的位错以及累计这个位错所需要的时间[8-9]。看似简单的2个数据在实际处理中却存在着许多的不确定性，所计算出的速率也有较大的起伏。

通常认为,冲洪积扇表面冲沟累积位错的起始时间近似等于扇体的形成年龄，以冲沟的位错量代替冲洪积扇的位错量，并除以洪积扇的年龄来确定断裂的滑动速率，这种方法虽然简单,但在实际应用中却容易引起争议。在阿乐惠西南山前的Fan3冲洪积扇上共测量了5条冲沟的位错量，尽管采取相同的测量方法，但每一条冲沟的实测结果均不同，不同冲沟间甚至存在较大的差异。与冲洪积扇形成的时间相比，扇体表面冲沟发育的时间相对滞后，同样每条冲沟的起始发育时间也不尽相同，一般而言规模越大切割深度越深的冲沟发育时间也就越早，所积累的位错量也就越大，从实地调查结果来看，冲沟5的规模都远大于其余4条冲沟，这就表明冲沟5的发育时间相对最早，与洪积扇的形成年龄最为接近。因此，笔者认为相对于其他冲沟，冲沟5的位错量与Fan3冲洪积扇的实际位错量最为接近。同理，冲沟6最大的位错(26.5 m)更能代表Fan2冲洪积扇的位错量。

在研究区内Fan3冲洪积扇与T3阶地属同一期地貌，二者具有相同的形成年龄，由于本次工作没有获取Fan3冲洪积扇的测年样品结果，用T3阶地的测年结果来估计断裂的滑动速率。但值得注意的是，在计算断裂的滑动速率时，一般使用地貌面的最终形成年龄(废弃年龄)。邓起东等[10]对吐鲁番盆地主要地貌进行了研究，通过分析盆地内主要河流阶地的年代样品测试结果，认为盆地内T3阶地形成于晚更新世早中期距今(5.7～8.6)万年，由于这些样品来自于阶地顶部的细颗粒沉积物，它们接近阶地下切、形成的年代。本次研究的测年样品取自距地表4.5 m的粉土层中，所获取的测试结果仅代表T3阶地的堆积年龄，要早于阶地的最终形成年龄。综合上述因素，本文给出的Fan3冲洪积扇形成以来断裂右旋走滑速率小于实际的走滑速率。

天山地区区域性Fan2冲洪积扇堆积于距今2万年到(6～7)万年之间的上望峰冰期，最终下切废弃作用发生在距今(1.2～1.3)万年间[10] 。本次工作在米什沟西岸Fan2冲洪积扇顶部的粉土层中采集的测年样品年龄为 (18.7±2.6 )ka，与区域性地貌面的研究结果相差不大，表明本次测试结果比较真实可靠，更接近扇体的最终形成年龄，因此结合冲沟6的位错量，估计Fan2洪积扇形成以来断裂的右旋走滑速率为(1.42±0.21)mm/a。这个值小于该断裂位于精河一带晚第四纪以来的平均右旋走滑速率4.7 mm/a，与Campbell等(2013)给出的(2.2±0.8)mm/a相对接近。

5 初步认识

通过对博—阿断裂带中东段微地貌的实地调查，对断裂在晚第四纪以来的右旋走滑特征进行了讨论，初步取得以下认识：

(1)吐鲁番盆地西南山前地带主要发育3期洪积扇体，结合本文测年结果及区域地质资料，Fan3洪积扇主要形成于晚更新世早期，Fan2洪积扇则主要形成于晚更新世晚期至全新世早期。

(2)博—阿断裂带横跨不同时期的地貌面，测量结果显示，形成时代较早的洪积扇和冲沟所积累的位错量也比较大，这表明该断裂带形成的位错量并非一蹴而就，而是经过多次地震活动逐渐积累的。

(3)依据实测冲沟的右旋位移量和Fan2洪积扇近地表的测年结果，给出断裂晚第四纪以来右旋走滑速率为(1.42±0.21)mm/a。

参考文献：

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