Frontiers in Earth Science:青藏高原东北缘祁连山东段山前断裂变化的滑动速率对永昌南山地形的指示

       计算断层的滑动速率时,通常假设滑动速率沿断层走向保持一致,因此断层沿线某一调查点的滑动速率经常被用来代表整条断层的滑动速率。然而,这种简化的模型通常会忽略关于断层活动特性及构造运动的某些重要信息。滑动速率沿断层的分布情况包含了大量有关断层活动形式,断层各分段之间关系及受断层控制的地貌演化信息。位于青藏高原东北缘祁连山东段的永昌南山为我们研究山前逆冲断裂的活动形式及其控制的构造抬升提供了良好的研究场所。永昌南山位于祁连山山前,其北部的两条逆冲断裂,丰乐断裂和康宁桥断裂(图1),将其与北部的河西走廊盆地隔开。永昌南山则受到断层活动的控制逐渐抬升。

       为了构建滑动速率沿断层的分布,需要取得沿丰乐断裂多个调查点的滑动速率。由于丰乐断裂以逆冲活动为主,本研究主要讨论断层的垂直滑动速率。实验室雷惊昊博士后、任治坤研究员、熊建国副研究员、刘金瑞博士及北京大学李有利教授、胡秀博士、刘飞硕士通过野外工作及搜集前人研究成果(Champagnac et al., 2010)获得了沿丰乐断裂3个调查点及沿康宁桥断裂1个调查点(陈文彬,2003)不同的垂直滑动速率。  根据断层的垂直滑动速率及其沿断层走向的分布情况(图2b),主要得到以下结论:

1)根据垂直活动速率沿断层走向的分布,判断永昌南山北缘的丰乐断裂和康宁桥断裂可能是同一条逆冲断裂的两个分段。

2)根据山前逆断裂的垂直滑动速率及山体抬升高度,判断永昌南山的抬升开始于距今约1.3±0.5 Ma。其年龄与河西走廊北缘的金塔南山及合黎山一致,且小于西侧的榆木山(图1b),这可能是对青藏高原北东向扩展的反映。



图1 (a)卫星图片显示研究区位于青藏高原东北缘(b)区域构造图:F1:丰乐断裂,F2:康宁桥断裂,F3:龙首山断裂,F4:榆木山断裂,

F5:合黎山断裂,F6:金塔南山断裂,F7: 海源断裂,F8:佛洞庙-红崖子断裂,F9:玉门断裂,F10:民乐-大马营断裂

(c)永昌南山山前断裂及野外调查点



图2 (a)为了获取永昌南山相对于河西走廊的高度剖面,需要利用90 m分辨率的DEM数据提取山体的地形剖面F-F’和河西走廊的地形剖面G-G’

(b)将剖面F-F’和G-G’作差,得到永昌南山对河西走廊的相对高程。图中蓝色部分为垂直滑动速率沿断层走向的分布。


致谢:感谢加利福尼亚大学戴维斯分校Michael E. Oskin教授和地震动力学国家重点实验室覃金堂副研究员在数据分析上的宝贵意见及帮助。本研究受到了中央级公益性科研院所基本科研业务专项(IGCEA1803,IGCEA1901,IGCEA2129)的资助。

 

该研究成果已发表在地学期刊 Frontiers in Earth Science上:Jinghao L, Youli L, Zhikun R, Xiu H,

Jianguo X, Fei L and Jinrui L. (2021). Variable Thrust Rates of the Eastern Qilianshan Mountain Front, Northeastern Margin of the Tibet Plateau and Its Implication to the Topography of the Yongchangnan Shan. Front. Earth Sci. 9:622568. doi: 10.3389/feart.2021.622568