徐良鑫 冉勇康* 劉華國(guó) 李 安

1)中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，國(guó)家地震活斷層研究中心，北京 100029

2)中國(guó)地震災(zāi)害防御中心，北京 100029

柯坪塔格山前層狀地貌面與晚第四紀(jì)逆斷層變形
——以三岔口北西山前斷錯(cuò)地貌為例

徐良鑫1)冉勇康1)*劉華國(guó)1，2)李 安1)

1)中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，國(guó)家地震活斷層研究中心，北京 100029

2)中國(guó)地震災(zāi)害防御中心，北京 100029

柯坪塔格山前三岔口北西發(fā)育了5級(jí)不同期次的沖洪積扇面，其中較年輕的3期完整地保留了斷裂最新活動(dòng)形成的陡坎。依據(jù)斷錯(cuò)地貌面上礫石混合樣品的10Be暴露年齡及差分GPS地形實(shí)測(cè)結(jié)果，計(jì)算出(20.2±1.91)ka以來T1、T2、T3級(jí)沖洪積扇上記錄的斷裂垂直滑動(dòng)速率分別為(0.16 ±0.02)、(0.17 ±0.02)和(0.15 ±0.02)mm/a。T4、T5級(jí)地貌面的抬升速率為(0.51 ±0.05)、(0.58±0.05)mm/a，稍大于T1、T2、T3沖洪積扇面的結(jié)果。柯坪塔格斷裂在三岔口處出露的斷層傾角為20°～40°，據(jù)此計(jì)算得到(20.2 ±1.91)ka以來柯坪塔格的水平縮短速率為0.18 ～0.44mm/a。

柯坪塔格斷裂 斷錯(cuò)地貌10Be暴露年代 滑動(dòng)速率

0 引言

柯坪塔格推覆構(gòu)造是構(gòu)成現(xiàn)今天山南側(cè)前陸構(gòu)造格局的重要部分。其晚新生代以來的構(gòu)造演化和動(dòng)力學(xué)環(huán)境一直是地學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)(Tapponnier et al.，1979;Avouac et al.，1993;鄧起東等，2000;Stephen et al.，2002;曲國(guó)勝等，2003)。對(duì)于柯坪塔格推覆構(gòu)造的形成時(shí)間、構(gòu)造樣式和動(dòng)力學(xué)機(jī)制等方面有較多的研究和討論，取得了一批有價(jià)值的成果(Yin et al.，1998;Burchfiel et al.，1999;Allen et al.，1999;陳杰等，2001)。近年來，柯坪塔格推覆構(gòu)造南側(cè)強(qiáng)震的密集復(fù)發(fā)，促使眾多學(xué)者更深入地研究了該區(qū)域潛在發(fā)震構(gòu)造的活動(dòng)特征(田勤儉等，2006;徐錫偉等，2006)。柯坪塔格推覆構(gòu)造前緣，尤其是柯坪塔格褶皺-逆斷裂晚第四紀(jì)以來的變形樣式、形變速率及強(qiáng)震復(fù)發(fā)特征成為研究的重點(diǎn)(程建武等，2006;閔偉等，2006;冉勇康等，2006a，b;宋方敏等，2006;楊曉平等，2006)。受限于干旱的氣候條件，研究區(qū)內(nèi)缺少可用于14C測(cè)年的炭樣，適合于釋光測(cè)年的細(xì)粒物質(zhì)也不常見。因此用于控制柯坪塔格構(gòu)造前緣最新活動(dòng)時(shí)間及形變速率的年代數(shù)據(jù)較少(冉勇康等，2006a;宋方敏等，2007)，其結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性都需要后續(xù)工作來驗(yàn)證。

近年來，隨著加速器質(zhì)譜儀(AMS)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，利用地表礦物中次級(jí)宇宙射線生成的10Be含量測(cè)定地貌面暴露年齡的方法得到迅速完善和推廣?！皩?duì)技術(shù)”(Anderson et al.，1996)與“剖面技術(shù)”(Repka et al.，1997)等改進(jìn)后的采樣方法很好地校正了樣品中繼承性核素濃度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。在活動(dòng)斷裂研究中，10Be測(cè)年技術(shù)多用于確定斷錯(cuò)地貌面的形成時(shí)代，以限制活動(dòng)斷層的垂直滑動(dòng)速率(Brown et al.，1998;鄧起東等，2001)和走滑速率(Ritz et al.，1995;徐錫偉等，2003;Riccardo et al.，2005)。

通過野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，柯坪塔格山前普遍發(fā)育了由逆斷裂最新活動(dòng)造成的斷錯(cuò)地貌，尤其在三岔口北西山前保留的最為完好:在沖溝口附近共發(fā)育5期高差各異的廢棄沖洪積扇，其中有3期廢棄的沖洪積扇被錯(cuò)斷，在原始扇面上形成高差不等的斷層陡坎。各個(gè)廢棄沖洪積扇呈層狀展布，是研究該斷裂晚第四紀(jì)以來活動(dòng)特征的理想場(chǎng)地。原始沖洪積扇因構(gòu)造抬升作用而被沖溝水系廢棄，不再接受新的沉積，故扇面頂部礫石層的堆積年齡與廢棄沖洪積扇的形成時(shí)代最為接近。其中富含石英、頂部發(fā)育深色巖石漆的礫石，非常適合作為宇宙成因核素測(cè)定地表暴露年齡的目標(biāo)樣品，用于測(cè)定廢棄沖洪積扇面形成的大致時(shí)間。本文試圖利用10Be測(cè)年方法和差分GPS地形測(cè)量技術(shù)對(duì)三岔口北西多期次斷錯(cuò)地貌面進(jìn)行定量研究，以期得到地貌面的形成年齡和形變量，并計(jì)算各斷錯(cuò)沖洪積扇形成之后柯坪塔格斷裂的滑動(dòng)速率。

1 研究區(qū)概況

柯坪塔格推覆構(gòu)造位于天山西南側(cè)前路構(gòu)造前緣，東西長(zhǎng)300km，南北寬60～140km。由多排近EW向的逆沖斷裂和薄皮式褶皺構(gòu)造組成，地表出露的最老地層為寒武系中、上統(tǒng)阿瓦塔格群。古生代地層連續(xù)沉積，中生代地層缺失侏羅系及三疊系(冉勇康等，2006b)。如圖1所示，以皮羌斷裂為界，可將柯坪塔格推覆構(gòu)造分為東西兩段。東側(cè)發(fā)育4～6排逆斷裂-褶皺;西側(cè)部分三岔口至柯坪段發(fā)育4排逆斷裂-褶皺帶，三岔口與皮羌斷裂之間則由6排逆斷裂-褶皺組成(冉勇康等，2006a;程建武等，2006)。柯坪塔格斷裂即柯坪推覆構(gòu)造第1排背斜山前的逆斷裂，走向NEE。野外踏勘發(fā)現(xiàn)，柯坪塔格山前逆斷層活動(dòng)造成的層狀地貌十分發(fā)育。三岔口附近除現(xiàn)代沖洪積扇外，普遍發(fā)育晚更新世以來的2期沖洪積扇面。扇面頂部由沖洪積礫石層構(gòu)成，多數(shù)位于規(guī)模較大的沖溝出口處。T3級(jí)沖洪積扇受水系的侵蝕呈塊狀離散分布于基巖頂部或地勢(shì)較高處。斷層陡坎主要保留在廣泛發(fā)育的T2級(jí)沖洪積扇面或大沖溝的Ⅱ級(jí)階地面上(圖2)。

圖1 柯坪塔格推覆體地質(zhì)構(gòu)造及斷裂分布簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological and structural sketch of Kalpintag nappe.

圖2 柯坪塔格斷裂三岔口處層狀地貌分布(a)及影像解譯(b)(鏡向NE)Fig.2 Distribution of layered landform and interpreted Spot-5 images at Sanchakou of Kalpintag Fault.

2 微地貌形變測(cè)量與定年方法

2.1 地貌形變測(cè)量

本次測(cè)量地貌使用的是合眾思?jí)压旧a(chǎn)的RTK-e660型差分GPS。該儀器測(cè)量的基本原理是利用兩個(gè)高精度GPS接收器，將其中一個(gè)固定位置后作為基準(zhǔn)點(diǎn)，利用另一個(gè)對(duì)地貌面進(jìn)行移動(dòng)測(cè)量。此過程中兩者同時(shí)接收GPS數(shù)據(jù)，通過差分處理來提高測(cè)量結(jié)果的精度。本次測(cè)量獲得的結(jié)果在垂直方向及水平方向上的誤差分別為10cm和5cm，基本滿足對(duì)最小起伏為0.5m左右的地貌變形定量研究的要求。

2.2 10Be測(cè)年方法

10Be是目前地貌面定年研究中應(yīng)用最廣泛的宇宙成因核素之一，由宇宙射線與大氣層物質(zhì)作用產(chǎn)生的次生宇宙射線(主要為次生快中子和μ-)與地表處巖石礦物晶格中的氧原子(O)經(jīng)中子散裂反應(yīng)生成，其濃度隨樣品在地表暴露的時(shí)間的增長(zhǎng)而增加(Lal，1991;陳文寄等，1999;孔屏，2002)。石英，因其物化性質(zhì)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)單一、分布廣泛且易于在實(shí)驗(yàn)流程中分離和溶解，而成為宇宙成因核素測(cè)年研究中最為理想的目標(biāo)礦物。經(jīng)過眾多學(xué)者的努力，高度、緯度、磁場(chǎng)及大氣氣壓等因素對(duì)10Be生成速率的影響都能通過相應(yīng)的模型進(jìn)行校正(Lal，1991;Dunai，2000;Stone，2000)。巖石中10Be的濃度與其生成速率之間的函數(shù)關(guān)系是它用于定年研究的基礎(chǔ)(Gosse et al.，2001)。目標(biāo)礦物中宇宙成因核素的濃度與樣品暴露時(shí)間的關(guān)系式為(Nishiizurni et al.，1989，1991;Lal，1991):

式中，N(x，t)為樣品距地表深度x處，t時(shí)刻放射性宇宙成因核素的濃度(atom/g);λ是放射性宇宙成因核素的衰變常數(shù)(a-1);μ是目標(biāo)巖石吸收系數(shù)(cm-1);P(x)代表宇宙成因核素在地表深度x(㎝)處巖石中的生成速率(atoms·g-1·a-1);t是巖石的暴露時(shí)間(a);ε為侵蝕速率(mm/a)。N(x，t)由加速器測(cè)得，P(x)由標(biāo)準(zhǔn)化生成速率P(0)推算，ε可由一對(duì)核素組求解;假設(shè)樣品無侵蝕作用，由上式可算出樣品的核素年齡t。該公式的建立，需假設(shè)10Be的衰減速率λ僅由中子散裂作用控制，且樣品暴露過程中核素的地表產(chǎn)率P(0)、侵蝕速率ε都為定值。

2.3 采樣及前期處理

研究區(qū)沖洪積扇的物源以白云質(zhì)灰?guī)r為主，扇面上可見少量的玉髓巖礫。受此限制，本次用于測(cè)定廢棄沖洪積扇面年齡的樣品為玉髓礫石構(gòu)成的混合樣。為了最大限度地減少次生宇宙射線在厚度上的衰減效應(yīng)造成的影響，每塊礫石的直徑都不超過2.5cm。各個(gè)礫石頂面均勻地發(fā)育深褐色巖石漆，說明樣品被再次埋藏或搬運(yùn)的可能性較小。依據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)模型，每個(gè)混合樣包含30枚礫石就能使核素濃度足夠接近理論上的平均值(Anderson et al.，1996)，從而消除單個(gè)礫石的運(yùn)移特征對(duì)結(jié)果造成的影響。但考慮到處理流程中石英的損耗，我們從各個(gè)廢棄沖洪積扇面上采集到的礫石中都選取了40～50枚作為對(duì)應(yīng)地貌面的測(cè)年樣品。

各個(gè)地貌面上的采樣點(diǎn)都位于斷錯(cuò)沖洪積扇的上升盤，以避免樣品為同一地貌面上的近源堆積物;地勢(shì)平整，在地貌面上未見明顯的流水侵蝕現(xiàn)象;四周開闊，以減少地形對(duì)10Be結(jié)果的影響;僅受靠山體一側(cè)高不超過900m，仰角近30°的隔擋，易于在后期計(jì)算過程中校正 (圖3)。由于現(xiàn)代溝床與各個(gè)廢棄沖積扇面距離很近，堆積的礫石都來自同一個(gè)物源區(qū)，并具有相似的搬運(yùn)過程。因此各個(gè)地貌面樣品在穩(wěn)定沉積前累積的繼承性核素濃度可通過測(cè)量現(xiàn)代溝床處礫石中的核素濃度進(jìn)行估計(jì)。

圖3 柯坪塔格斷裂三岔口處陡坎實(shí)測(cè)地形平面圖(等高距5m)Fig.3 The measured topographic plane map at Sanchakou of Kalpintag Fault.

樣品的前期處理工作在地震動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的宇宙成因核素實(shí)驗(yàn)室完成，具體步驟如下:

從各個(gè)廢棄沖洪積扇采集到的礫石經(jīng)過粉碎后，篩選出粒徑為0.2～0.5mm的部分并用磁選機(jī)去除磁性礦物。將同一地貌面上通過篩選的礫石部分進(jìn)行等量混合，作為對(duì)應(yīng)地貌面的一個(gè)樣品。接著用0.3%的H2O2與6mol/L的HCl混合溶液加熱溶解其中的鐵鎂質(zhì)礦物及有機(jī)物，樣品與混合酸液的比例為1g/10mL。其他穩(wěn)定礦物雜質(zhì)在超聲波水浴條件下使用1%HNO3與1%HF的混合溶液去除，每次處理9h，需3～4次才能完成。第1次處理時(shí)樣品與混合酸液的比例為15g/L，之后每次均為7.5g/L。該過程同時(shí)能剔除石英顆粒表面混有大氣成因核素的部分(Kohl et al.，1992)。然后向純凈的石英加入250μg的9Be載體，并將其完全溶于高濃度的HNO3和HF混合溶液中。利用離子交換樹脂提取出含有10Be的部分，再由氨水制成沉淀。將其灼燒氧化之后加入Nb粉及Ag粉制成可用于加速質(zhì)譜儀(AMS)分析的10Be靶樣。

3 滑動(dòng)速率的計(jì)算

3.1 地形實(shí)測(cè)結(jié)果

研究區(qū)內(nèi)由年輕沖洪積扇被錯(cuò)斷而構(gòu)成的層狀地貌面是柯坪塔格斷裂近期有過多次活動(dòng)的直接證據(jù)。各個(gè)斷錯(cuò)地貌面上記錄的變形樣式及變形量是準(zhǔn)確了解柯坪塔格斷裂最新活動(dòng)習(xí)性的重要參數(shù)。根據(jù)實(shí)地踏勘(圖2a)和影像解譯 (圖2b)的結(jié)果，結(jié)合各個(gè)地貌面的高程、剝蝕程度及其頂部近水平的礫石沉積層等地貌特征，我們將三岔口處發(fā)育的多級(jí)廢棄沖洪積扇劃分為5個(gè)期次?？缕核駭嗔训淖钚禄顒?dòng)錯(cuò)斷了其中較新的3期廢棄沖洪積扇，并在各個(gè)扇面上形成了相應(yīng)的斷層陡坎。除較老的兩級(jí)(T4、T5)地貌面之外，斷層陡坎及下降盤在其余3級(jí)(T1、T2、T3)廢棄沖洪積扇面上都完整地保留下來。

通過差分GPS對(duì)研究區(qū)微地貌的地形測(cè)量，獲取了各個(gè)地貌面形態(tài)和展布的詳細(xì)資料(圖3)，各個(gè)廢棄沖積扇面上的斷層陡坎也有相應(yīng)的測(cè)線剖面進(jìn)行控制(圖4)。

地貌的形變測(cè)量結(jié)果顯示，較新的3期廢棄沖洪積扇T1、T2、T3，其位于斷層上盤的扇面距離現(xiàn)代溝床的高度分別為 (1.5 ±0.05)、(3.7 ±0.05)和(8.9 ±0.05)m(圖 4a，b，c)。較老的T4、T5廢棄沖洪積扇只保留了斷錯(cuò)地貌的上盤部分，扇面距離現(xiàn)代溝床的拔河高度分別為(20.8 ±0.05)和(37.2 ±0.05)m(圖4d，e)。

圖4 柯坪塔格三岔口處陡坎地形剖面圖Fig.4 Long profile across the scarp on five abandoned alluvial fans in Sanchakou of Kalpintag Fault.

由陡坎剖面測(cè)線的結(jié)果讀出T3級(jí)沖洪積扇面上的斷層陡坎高度為(3.0±0.05)m(圖4c);T2級(jí)廢棄沖洪積扇面上發(fā)育了一組復(fù)式坎，陡坎高度分別為 (0.9±0.05)、(0.4±0.05)m(圖4b);T1級(jí)廢棄沖洪積扇面上的斷層陡坎規(guī)模較小，實(shí)測(cè)的陡坎高度為(0.6±0.05)m(圖4a)。

3.2 10Be測(cè)年結(jié)果

樣品的年代結(jié)果由法國(guó)宇宙成因核素國(guó)家實(shí)驗(yàn)室測(cè)試得出(Laboratatoire National des Nucleides Cosmogeniques)。根據(jù)研究區(qū)宇宙成因核素的生成速率和相應(yīng)地貌面形成年代的估計(jì)，我們?yōu)槊總€(gè)樣品準(zhǔn)備了更多的純石英，以提高待測(cè)靶樣中10Be的含量，使加速器測(cè)試的結(jié)果有更高的精度。

每個(gè)樣品的表觀年齡根據(jù)Lal(1991)和Stone(2000)提出的計(jì)算模型由樣品的測(cè)試濃度換算得到，計(jì)算前各個(gè)樣品的繼承性核素濃度已按現(xiàn)代溝床樣品(T0)的濃度作為本底進(jìn)行了剔除(表1)。由最終結(jié)果可以看出，每個(gè)樣品測(cè)年結(jié)果的不確定度都控制在10%以內(nèi)。其中包括對(duì)前處理流程中產(chǎn)生誤差的估算(Balco G，2008)。

10Be測(cè)試濃度都經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)比率10Be/9Be=2.79×10-11的校準(zhǔn)。樣品的10Be年齡由網(wǎng)絡(luò)計(jì)算器CRONUS-Earth10Be-26Al exposure age version 2(http:∥hess.ess.washington.edu)計(jì)算得出。其中，樣品厚度=2.5cm;樣品密度ρ=2.7g/cm3;侵蝕速率ε=0;各個(gè)樣品都已剔除本底濃度。

3.3 垂直滑動(dòng)速率

由于斷錯(cuò)事件發(fā)生于對(duì)應(yīng)地貌面形成之后，而樣品的10Be測(cè)年結(jié)果與地貌面的形成時(shí)間最為接近，所以斷裂的垂直滑動(dòng)速率可以用各個(gè)地貌面上的陡坎高度與該地貌面的10Be測(cè)試年齡的比值表示。

從廢棄沖洪積扇面的演化過程來看，扇面頂部與沖溝之間的相對(duì)高差由沖溝水系的剝蝕和地表的構(gòu)造抬升作用共同控制。實(shí)地踏勘發(fā)現(xiàn)T4、T5這兩級(jí)形成時(shí)代較早的廢棄沖洪積扇面因沖溝水系的剝蝕，僅保留推測(cè)逆斷層的上盤部分，所以地形實(shí)測(cè)只能得到陡坎頂部扇面相對(duì)于現(xiàn)代溝床的拔河高度。為了使結(jié)果更易對(duì)比，故選取陡坎頂面到現(xiàn)代溝床的相對(duì)高差作為各個(gè)廢棄沖洪積扇的拔河高度，用來計(jì)算斷錯(cuò)沖洪積扇面的抬升速率(表2)。

4 認(rèn)識(shí)與討論

研究區(qū)內(nèi)的廢棄沖洪積扇位于柯坪塔格背斜山近山前的沖溝口處，與物源區(qū)最高處的高程差不足900m，故在搬運(yùn)過程累積的宇宙成因核素濃度應(yīng)當(dāng)較低?，F(xiàn)代溝床樣品(SCK-0)的測(cè)試結(jié)果與該預(yù)期較為符合。由于T1、T2、T3這3級(jí)廢棄洪積扇面暴露時(shí)間較短，經(jīng)歷的后期氣候作用比較少，所以按現(xiàn)代溝床樣品(SCK-0)濃度剔除繼承性核素部分的影響后得到的地貌面年齡與真實(shí)值較為接近。但對(duì)于T4、T5級(jí)暴露時(shí)間較長(zhǎng)的廢棄沖洪積扇面來講，在長(zhǎng)期的地表片流侵蝕作用下，扇面上暴露的礫石可能是后期剝露的下覆物。由于核素自身的放射性衰減，其攜帶的繼承性核素濃度要小于原始堆積的礫石。所以現(xiàn)代溝床樣品(SCK-0)代表的繼承性核素濃度應(yīng)高于T4、T5級(jí)廢棄沖洪積扇上樣品的實(shí)際殘余濃度，校正后的T4、T5級(jí)廢棄沖洪積扇面的暴露年齡要比實(shí)際值小。

分析各個(gè)廢棄沖洪積扇面測(cè)年結(jié)果可以看出，位置越高的地貌面對(duì)應(yīng)的年齡值越大，與野外觀測(cè)到的該地貌面遭受侵蝕的程度呈正相關(guān)。說明地表礫石混合樣的10Be測(cè)試結(jié)果能夠很好地反映各個(gè)地貌面的形成期次。

考慮到地表片流侵蝕作用及冰雪等階段性覆蓋的影響，樣品中10Be的測(cè)試濃度都應(yīng)低于正常暴露累積的濃度。現(xiàn)有的氣象資料表明，研究區(qū)年降水量約為64mm，其中冬季降水量不足30mm，每年氣溫低于0℃的時(shí)間不超過3個(gè)月。因此，類似不明顯的地表覆蓋物遮擋效應(yīng)最多會(huì)使測(cè)年結(jié)果偏小1%～5%(Gosse et al.，2001)。

分析研究區(qū)的抬升速率和滑動(dòng)速率的結(jié)果容易發(fā)現(xiàn)，T1、T2、T3級(jí)廢棄沖洪積扇上記錄的斷裂垂直滑動(dòng)速率幾乎一致，分別為(0.15 ±0.02)、(0.16 ±0.02)和(0.15 ±0.02)mm/a。因?yàn)闇y(cè)算得到的樣品10Be暴露年齡可能為地貌面形成時(shí)間的最小值，所以計(jì)算得到的斷層滑動(dòng)速率為實(shí)際滑動(dòng)速率的一個(gè)最大估計(jì)值。

計(jì)算得到 T4、T5級(jí)廢棄沖洪積扇的抬升速率分別為(0.51 ±0.05)、(0.58 ±0.05)mm/a。數(shù)值上稍大于T1、T2、T3級(jí)廢棄沖洪積扇面上記錄的抬升速率 (表2)。由于T4、T5級(jí)廢棄沖洪積扇的暴露時(shí)間遠(yuǎn)大于較年輕的3級(jí)，演化過程也較為復(fù)雜，且扇面頂部距離現(xiàn)代溝床的拔河高度受氣候及構(gòu)造雙重因素控制，故推算出的抬升速率僅能作為實(shí)際值的一個(gè)參考。從T1、T2、T3級(jí)廢棄沖洪積扇面上斷層垂直滑動(dòng)速率與抬升速率的數(shù)值對(duì)比中可以看出，斷層垂直位移對(duì)扇面拔河高度的貢獻(xiàn)稍小于沖溝水系的侵蝕下切與地表整體抬升的耦合作用。

山前沖洪積扇面的發(fā)育主要受沖溝水系控制，因研究區(qū)降水量的不同而表現(xiàn)為濕潤(rùn)期以侵蝕作用為主，干旱期則常見堆積地貌發(fā)育(張培震等，1995)。所以沖洪積扇的發(fā)育與區(qū)域氣候存在顯著的響應(yīng)關(guān)系。對(duì)比周本剛等(1999)及張培震等(1995)研究天山北麓晚更新世以來與氣候相關(guān)地貌定年取得的成果，發(fā)現(xiàn)形成于距今(20.2±1.91)ka的T3及更老的T4、T5級(jí)廢棄沖洪積扇面可能是距今20～60ka上望峰冰期的產(chǎn)物;出現(xiàn)于距今(8.0±0.75)ka的T2級(jí)廢棄沖洪積扇得以廣泛分布可能是受到了距今6～8ka濕潤(rùn)期的影響;T1級(jí)廢棄沖洪積扇的形成也可能與北天山出現(xiàn)于距今2.5～4ka的濕潤(rùn)期的控制。它相對(duì)較低的拔河高度與其經(jīng)歷的侵蝕作用歷史較短有關(guān)，因而計(jì)算得出的抬升速率(0.38±0.04)mm/a在數(shù)值上比其他地貌面小。由此可以推測(cè)，天山南北麓地區(qū)雖然受山體阻擋，但在彼此氣候演化的過程中依然存在一定的同步。同時(shí)反映出研究區(qū)廢棄沖洪積扇面10Be測(cè)年結(jié)果是比較可靠的。

柯坪塔格斷裂出露于研究區(qū)的斷層傾角在20°～40°之間。通過簡(jiǎn)單的三角函數(shù)關(guān)系，由斷層的垂直滑動(dòng)速率換算得到T1、T2、T3級(jí)廢棄沖洪積扇形成以來，斷裂造成的地殼水平縮短速率分別為 0.18 ～0.41mm/a、0.19 ～0.44mm/a、0.18 ～0.41mm/a。與東側(cè)庫(kù)爾楚段(鄧起東等，2001)得到的結(jié)果比較接近。雖然在數(shù)值上無法與該區(qū)域內(nèi)構(gòu)造地貌研究得到大尺度、長(zhǎng)周期約為18mm/a(Allen等，1999)以及最新GPS觀測(cè)出喀什以西庫(kù)車以東7～13mm/a(張培震等，2003)的宏觀地殼水平縮短速率進(jìn)行對(duì)比，但能夠反映出柯坪塔格推覆構(gòu)造最新的構(gòu)造變形并不完全集中于第一排逆斷裂-褶皺之上。

5 結(jié)論

在干旱的內(nèi)陸地區(qū)，利用地表礫石樣品10Be暴露測(cè)年技術(shù)測(cè)定地貌面年齡的方法具有顯著的優(yōu)勢(shì)。研究區(qū)5個(gè)不同期次沖洪積扇的發(fā)育，使得10Be地貌面暴露測(cè)年的結(jié)果得到了更細(xì)致的應(yīng)用。計(jì)算得到(63.7±5.90)ka以來柯坪塔格背斜山前地表抬升的平均速率的一個(gè)最大估計(jì)值為(0.47±0.05)mm/a。同時(shí)也獲得了(20.2±1.91)ka以來斷層最新活動(dòng)造成的垂直滑動(dòng)速在0.15～0.16mm之間，按研究區(qū)出露的斷層傾角換算得到斷裂造成的地殼水平縮短速率為 0.18 ～0.44mm/a。

致謝 在野外踏勘及采樣工作中得到王虎、李彥寶的幫助，10Be樣品的前期處理工作在鄭榮章的悉心指導(dǎo)下完成，審稿人對(duì)本文提出了許多寶貴的修改意見，在此一并表示衷心感謝。

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DEFORMATION OF REVERSE FAULT AND LAYERED LANDFORM IN PIEDMONT OF KALPINTAG MOUNTAINS DURING THE LATE QUATERNARY:EXAMPLE FROM THE FAULTED LANDFORM OF NORTHWESTERN SANCHAKOU

XU Liang-xin1)RAN Yong-kang1)LIU Hua-guo1，2)LI An1)
1)National Center for Active Fault Studies，Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing 100029，China
2)China Earthquake Disaster Prevention Center，Beijing 100029，China

There are five different levels of alluvial fans developed at Sanchakou in the south edge of the Kalpintag Mountains.Kalpintag Fault has faulted three younger alluvial fans on which fault scarps caused by the latest fault activities are perfectly retained.To estimate the vertical slip magnitude and rates of the Kalpintag Fault during the late Quaternary，we investigated the latest evidences from the topographic and geomorphic survey of the fault scarps on the fans using differential GPS and the exposure10Be age of amalgamated samples on the surface of abandoned fans.We estimated the cosmogenic nuclide contents accumulated during the post-depositional processes in the amalgamated samples on the fans collected from nearby active gullies.

The vertical displacements of fault scarps we measured on the T1，T2and T3alluvial fans are 0.6 ±0.05，1.3 ±0.05 and 3.0 ±0.05m，respectively.Based on the10Be exposure age of each alluvial fan，we calculated the vertical slip rate on T1，T2，T3alluvial fans to be 0.15 ±0.02，0.16 ±0.02 and 0.15 ±0.02mm/a since(20.2 ±1.91)ka BP，with a corresponding crustal shortening rate of the Kalpintag Fault to be 0.18 ～0.44mm/a.The uplift rate since the formation of the T4and T5alluvial fans is 0.51 ±0.05 and 0.58 ±0.05mm/a，respectively，which is slightly bigger than that of T1，T2and T3alluvial fans.

Kalpintag Fault，layered landform，10Be exposure age，slip rate

P315.2

A

0253-4967(2011)04-0777-12

10.3969/j.issn.0253-4967.2011.04.004

2011-09-01收稿，2011-11-08改回。

國(guó)家自然科學(xué)基金(40872130)與財(cái)政部重大專項(xiàng)“我國(guó)地震重點(diǎn)監(jiān)測(cè)防御區(qū)活動(dòng)斷層地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)”共同資助。

* 通訊作者:冉勇康，研究員，E-mail:ykran@263.net。

徐良鑫，男，1987年生，2009年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)寶石與材料工藝學(xué)專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位?，F(xiàn)為中國(guó)地震局地質(zhì)研究所在讀碩士研究生，主要從事活動(dòng)構(gòu)造方面的研究，電話010-62009140，E-mail:s0mile0@163.com。