Tectonics:阿尔金断裂东端如何延伸?—河西走廊北缘黑山断裂构造变形走滑新证据

阿尔金断裂系是青藏高原北缘一条巨型陆内边界走滑断裂带,是青藏高原的北部边界(图1)。关于阿尔金断裂系是否继续向东延伸长期存在争议,主要有两种对立观点:1)阿尔金断裂系向东继续延伸,可能连接到黑山—金塔南山断裂带,并且继续向东转换为阿拉善南部马尾状断裂(Darby et al., 2005;陈文彬和徐锡伟,2006;张进等,2007;Xiao et al., 2015;Zhang Jin et al., 2021),甚至有研究认为可能继续延伸切过蒙古东部,直到鄂霍茨克海(Yue et al., 1999);2)阿尔金断裂系终止于宽滩山以西,或者连接到宽滩山南缘断裂,但与东侧的黑山—金塔南山断裂带不相连;河西走廊北侧包括黑山断裂在内的断层属于祁连山前陆逆冲楔的前缘(高锐等,2001;Zheng WJ et al., 2013;Zhang YQ et al., 2020;Li An et al., 2021)。黑山断裂带地区是探讨阿尔金断裂和金塔南山及其以东断裂系之间是否相互连接不可回避的关键构造带(图2),是探讨阿尔金断裂系的展布范围、青藏高原北缘块体边界及其构造属性的理想场所。

地震动力学国家重点实验室杨海波副研究员和李安副研究员、杨晓平研究员、詹艳研究员等,联合国内外合作者,对黑山断裂系开展了详细的断层几何学、运动学和深部构造特征的研究。主要成果和认识为以下几点:

(1)黑山北缘断裂以晚更新世逆冲运动为主,西段部分存在走滑;切过黑山山体的黑山断层为全新世左旋走滑活动断层(图3);

(2)黑山以东的浅表变形主要以次级断层和左阶雁列式展布的褶皱为主(图3),沉积地层变形指示了变形的时间在第四纪以来;

(3)联合前人横跨黑山东侧的大地电磁剖面,显示黑山断层系为半正花状构造,主断层黑山断裂向下陡倾延伸至约30km(图4)。

(4)不连续的断层、褶皱以及陡倾的基底断层等,联合表明黑山断裂系为为正在发育的东西走向的走滑压扭断裂系(图4),这种不连续的上地壳变形带代表了目前阿尔金断裂向东继续延伸,调节了青藏高原地块与刚性北山-阿拉善地块之间的斜滑汇聚作用。

本研究得到了地震动力学国家重点实验室基本科研业务专项(LED2021A01)、中国地震局地质研究所中央级公益性科研业务专项(IGCEA2124)以及国家自然科学基金项目(42102257、42072249)的共同资助。

研究成果于2023年3月在线发表于Tectonics:  Haibo Yang, An Li*, Dickson Cunningham, Xiaoping Yang, Yan Zhan*, Zhidan Chen, Zongkai Hu, Yuqi Zuo, Shuqing Miao, Xiangyu Sun, Ruoni Tang. An evolving lithospheric-scale wrench fault system along the eastern end of the Altyn Tagh Fault: Kinematics and Quaternary Activity of the Heishan fault system, western China. https://doi.org/10.1029/2023TC007764.

 

1.青藏高原东北缘活动断层分布


2.河西走廊西段活动断层分布,蓝色框代表此次研究位置

 

3.黑山以东发育东西向wrench断层系统,由区域性背斜组成及次级连接断层组成,

内部背斜呈左阶雁列展布,褶皱轴与黑山断层延伸方向锐角相交。底部显示黑山断层左旋走滑断错冲沟和侵蚀坎


4. 3D构造模型显示黑山断裂系统深部陡立,电磁剖面上为高低阻边界,切割中下地壳至30km

南侧祁连山逆冲断层系统向中下地壳深度汇聚到低速层(Huang et al., 2020; Allen et al., 2017)。电磁剖面有肖骑彬研究员提供(Xiao et al., 2015