李 安 王曉先 張世民 陳志丹 劉 睿 趙俊香 呂延武

(中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所，地殼動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100085)

祁連山北緣玉門斷裂晚更新世以來的活動(dòng)速率及古地震

李 安 王曉先 張世民 陳志丹 劉 睿 趙俊香 呂延武

(中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所，地殼動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100085)

玉門斷裂位于青藏高原東北緣的祁連山造山帶西段，與阿爾金斷裂相鄰，構(gòu)造位置特殊，是青藏高原北緣向外擴(kuò)展的最新活動(dòng)證據(jù)。近20a越來越多的研究使得對(duì)其認(rèn)識(shí)逐漸從弱活動(dòng)向強(qiáng)活動(dòng)轉(zhuǎn)變。因此，玉門斷裂作為1條青藏高原北緣祁連山造山帶中新生的活動(dòng)斷裂和褶皺帶，確定它晚更新世至全新世的活動(dòng)性和古地震復(fù)發(fā)周期具有重要的意義。文中通過對(duì)玉門斷裂山前沖積扇面和北大河階地的影像解譯與斷層陡坎的測(cè)量，以及對(duì)2條不同斷層陡坎的探槽開挖工作，獲得了以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)： 1)玉門斷裂全新世以來的垂直活動(dòng)速率為0.41～0.48mm/a，晚更新世晚期以來的垂直活動(dòng)速率為0.24～0.30mm/a。2)玉門斷裂全新世以來共發(fā)生4次古地震事件，這4次古地震分別發(fā)生在6.12～10.53ka,BP、 3.6～5.38ka,BP、 1.64～1.93ka,BP和0.63～1.64ka,BP?？傮w上表現(xiàn)出復(fù)發(fā)間隔逐漸縮短，活動(dòng)性增強(qiáng)的趨勢(shì)，并且每次古地震都可能造成多支斷層同時(shí)破裂，形成陡坎。

祁連山 玉門斷裂 活動(dòng)速率 古地震

0 引言

包括祁連山北緣斷裂、 阿爾金斷裂在內(nèi)的青藏高原北緣、 東北緣地區(qū)的新生代構(gòu)造變形和擴(kuò)展機(jī)制一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問題。由于受到青藏高原隆升和阿爾金斷裂帶大規(guī)模左行走滑的作用，祁連山北緣斷裂帶存在著巨大的逆沖縮短(Burbanketal.，1984； Harrsonetal.，1992； Coleman，1995； 陳杰等，1995； 李吉均等，1996； 譚利華等，1998； 楊景春等，1998； Meyeretal.，1998； Lietal.，1999； zhengetal.，2000； Tapponnieretal.，2001； 宋春暉等，2001； Fangetal.，2003)。盡管對(duì)于青藏高原何時(shí)以何種方式隆起以及到達(dá)多高的關(guān)鍵問題上存在較大的分歧，但是對(duì)于祁連山的隆升起始時(shí)間和過程的認(rèn)識(shí)相對(duì)一致，即祁連山的隆起始于8Ma,BP左右，而在3.6Ma,BP這種隆起開始加劇并持續(xù)至今(李吉均等，1996； 傅開道等，2001； Fangetal.，2003； 方小敏等，2004)。

玉門斷裂位于祁連山北緣斷裂帶的西段，同時(shí)與阿爾金斷裂相鄰，構(gòu)造位置特殊。它既是祁連山北緣逆沖斷裂的最前緣斷裂，同時(shí)又受到西側(cè)阿爾金斷裂的影響(冉波等，2013)。前人對(duì)祁連山北緣斷裂西段的新生代構(gòu)造活動(dòng)也進(jìn)行了大量的研究。通過地震反射剖面、 地層不整合接觸和生長(zhǎng)地層的研究大致認(rèn)為玉門斷裂南側(cè)的老君廟背斜褶皺變形開始于早更新世，而玉門斷裂的發(fā)育晚于老君廟背斜，是褶皺變形無法吸收縮短量而產(chǎn)生的前緣破裂(宋廷光，1989； 黃華芳等，1993； 尹崇軍等，2007)。20世紀(jì)90年代的研究結(jié)果認(rèn)為，該斷裂活動(dòng)最強(qiáng)烈的時(shí)期為中更新世，而晚更新世以來已趨于穩(wěn)定(國(guó)家地震局地質(zhì)研究所等，1993)。但之后的研究逐漸表明，晚更新世以來該斷裂仍存在一定的活動(dòng)(陳文彬等，1999)，而進(jìn)入21世紀(jì)后，更多的研究顯示玉門斷裂是1條全新世活動(dòng)斷裂。 通過對(duì)玉門斷裂第四紀(jì)構(gòu)造活動(dòng)的研究，目前的認(rèn)識(shí)主要有5點(diǎn)： 1)變形開始于早更新世，主要活動(dòng)時(shí)期是中更新世末以前(陳柏林等，2005，2008a，2008b)； 2)在晚更新世以前酒西盆地周邊斷裂在活動(dòng)時(shí)代上具有同時(shí)性(陳文彬等，1999)； 3)在玉門斷裂與旱峽-大黃溝斷裂之間的早更新世地層(玉門礫巖)中表現(xiàn)為持續(xù)的褶皺變形(陳杰等，1995)； 4)玉門斷裂是全新世活動(dòng)斷裂，并在距今7.6ka和3.2ka左右發(fā)生過2次古地震(閔偉等，2002； 陳柏林等，2005)； 5)沒有明顯的走滑特征(陳文彬等，1999； 陳柏林等，2005)。顯然，玉門斷裂與周邊斷裂關(guān)系密切，且活動(dòng)性強(qiáng)，因此玉門斷裂作為1條青藏高原北緣的祁連山斷裂中最新的斷裂和褶皺帶，確定它晚更新世至全新世的活動(dòng)性和古地震復(fù)發(fā)周期具有重要的意義。

1 構(gòu)造背景

酒西盆地被阿爾金斷裂、 黑山北緣斷裂、 祁連山北緣斷裂以及嘉峪關(guān)斷裂圍限。玉門斷裂是酒西盆地南界的祁連山北緣斷裂向酒西盆地內(nèi)部發(fā)育的新生斷裂。同時(shí)作為青藏高原北緣來說，玉門斷裂是青藏高原向N擴(kuò)展模式下的最新生斷裂-褶皺帶。玉門斷裂走向NWW，傾向S，可分為東、 西2段，西段表現(xiàn)為背斜加前緣隱伏斷裂的模式，東段則直接以斷層形式出現(xiàn)在山前戈壁面上。根據(jù)玉門礫巖中的生長(zhǎng)地層和不整合面判斷，其西段老君廟背斜的褶皺變形開始于早更新世，在中更新世活動(dòng)開始加強(qiáng)。而東段在全新世階地和沖積扇上的斷層陡坎，表明斷裂一直至全新世都存在活動(dòng)。前人的研究認(rèn)為玉門斷裂以逆沖推覆為主，可能存在很小的左旋水平運(yùn)動(dòng)分量(陳文彬等，1999； 陳柏林等，2005)，對(duì)于活動(dòng)速率，僅有閔偉(2002)認(rèn)為具有垂直活動(dòng)速率約 0.25mm/a。而Hetzel等(2006)根據(jù)石油河河流階地的計(jì)算認(rèn)為河流下切速率達(dá)到0.8～10mm/a，但這個(gè)下切速率與構(gòu)造活動(dòng)并不相關(guān)。在區(qū)域范圍內(nèi)的相鄰斷裂構(gòu)造活動(dòng)差異較大。如阿爾金斷裂以左行走滑為主，全新世以來具有 10mm/a左右的滑動(dòng)速率(尹光華等，2002； 王峰等，2004)。旱峽大黃溝斷裂是祁連山北緣斷裂的主斷裂，以逆沖構(gòu)造為主可能存在左行走滑，其中老君廟背斜南側(cè)的段被認(rèn)為晚更新世以來不活動(dòng)(Hetzeletal.，2013)。昌馬斷裂以左行走滑為主，速率從西段的 1.33mm/a向E遞增為 3.68mm/a(羅浩等，2013)。新民堡斷裂和陰洼山斷裂也表現(xiàn)為逆沖構(gòu)造，是祁連山北緣斷裂外圍的新生次級(jí)斷裂。但受到阿爾金斷裂左旋的影響，斷裂相對(duì)于祁連山北緣斷裂的NWW走向，變?yōu)榻麼W走向，垂直活動(dòng)速率0.18～0.24mm/a(閔偉等，2002)。白南斷裂表現(xiàn)為反沖斷裂特征，與玉門斷裂形成對(duì)沖格局且全新世活動(dòng)(圖1)。

圖1 玉門斷裂構(gòu)造格局和影像Fig. 1 Geological map and the satellite image of the Yumen Fault.

圖2 玉門斷裂山前沖積扇斷層陡坎Fig. 2 Fault scarps of the Yumen Fault on alluvial fans.a 沖積扇f1和沖積扇f2的斷層陡坎； b 沖積扇面f3的斷層陡坎； c 沖積扇f1出露的斷層剖面； d 沖積扇f3次級(jí)沖溝的斷層陡坎

2 地貌特征和活動(dòng)速率

玉門斷裂可分為東、 西2段，西段主要發(fā)育老君廟背斜，斷裂在背斜北翼表現(xiàn)為隱伏斷裂的形式，地表未見斷層陡坎。東段未發(fā)育褶皺變形，斷裂直接斷錯(cuò)山前沖積扇面，在不同期次的山前沖積扇上形成不同高度的斷層陡坎(圖2)。山前沖積扇可分為3期，一級(jí)沖積扇(f1)略高于沖溝(f0)，該沖積扇面上發(fā)育了1.2～1.5m高的斷層陡坎； 二級(jí)沖積扇面(f2)拔河3～5m，扇面上發(fā)育約2.5m高的斷層陡坎(圖2a)。甚至在現(xiàn)今的沖溝(f0)中也可零星見到高0.7～1m左右的斷層陡坎。在一級(jí)沖積扇(f1)的陡坎位置可以見到出露的斷層面，斷層面傾角約30°，礫石定向排列，上盤近斷層位置有礫石層彎曲變形，下盤堆積雜亂的砂質(zhì)坎前堆積(圖2c)。三級(jí)沖積扇(f3)的拔河高度12～15m，面上大量的次生沖溝發(fā)育，將沖積扇面切割得比較破碎，在該級(jí)面上陡坎高度為6～7m(圖2b)，次生的沖溝中開始發(fā)育次級(jí)地貌面，在這種局部地貌面上可見到高約1.5m的斷層陡坎，與沖積扇(f1)上的陡坎高度相似(圖2d)。

在西溝礦西側(cè)多期沖積扇前緣發(fā)育斷層陡坎，斷層斷錯(cuò)了除最新沖溝外的所有沖積扇(圖3)。由于下盤沖積扇均未保留，所以3期沖積扇面相對(duì)于下盤最新地貌面的高度分別為23m、 9m和7m。對(duì)3期地貌面10Be測(cè)年結(jié)果顯示(表1)： 沖積扇(f3)年齡為(42.5±4.3)ka； 沖積扇(f2)年齡為(26.5±2.9)ka和沖積扇面(f1)年齡為(5.8±1.0)ka。以此計(jì)算的沖溝下切速率為(0.54±0.05)mm/a、 (0.34±0.03)mm/a和(1.20±0.15)mm/a。此下切速率包含斷層垂直變形速率和氣候因素造成的沖溝下切速率2部分。由于缺失下盤的老沖積扇面，所以無法判斷斷層垂直活動(dòng)速率所占比例。根據(jù)整個(gè)玉門斷裂山前沖積扇發(fā)育的整體特征上看，西溝礦的3期沖積扇與區(qū)域的3期沖積扇具有相同的發(fā)育特征包括表面次級(jí)沖溝的切割地貌面程度，表面礫石風(fēng)化程度等?？梢哉J(rèn)為它們具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。我們利用測(cè)得的年齡和區(qū)域上普遍存在的3期沖積扇上的陡坎高度獲得的斷層垂直活動(dòng)速率分別為： f3面形成以來(0.15±0.02)mm/a； f2面形成以來(0.09±0.01)mm/a和f1面形成以來(0.21±0.03)mm/a。這個(gè)結(jié)果與閔偉(2002)的結(jié)果較為一致。

圖3 西溝礦西沖積扇實(shí)測(cè)地形和剖面Fig. 3 Topography and profiles of alluvial fans in the west of Xigoukuang.

表1 10Be測(cè)年結(jié)果

Table1 10Be dating results

位置樣品編號(hào)石英/g10Be濃度/atoms·g-1暴露年齡/ka誤差/ka產(chǎn)率/atoms·g·a-1矯正年齡?/ka北大河T7YMBe831．1100111198147．7974．25320．9346．9±4．3北大河T5YMBe931．741323012110．1520．91820．209．3±0．9北大河T0YMBe1530．5715153650．8930．09615．250沖積扇f3YMBe2330．6000108333248．1064．31320．2642．5±4．3沖積扇f2YMBe2130．854672551832．1552．88920．2226．5±2．9沖積扇f1YMBe2232．409325897311．4341．04620．195．8±1．0沖溝f0YMBe2033．09421270675．6130．52520．150

注 *矯正年齡： T0面和f0面為現(xiàn)代河床和沖溝樣品，而老階地和沖積扇面的年齡是由其樣品濃度減去現(xiàn)代樣品濃度后計(jì)算的。

3 古地震

北大河保留了7級(jí)階地，在T5階地上存在2條斷層陡坎，2個(gè)探槽分別位于不同的斷層陡坎上。在北大河出山口位置可以見到基巖斷層面，古近系紅色泥巖逆沖到T6階地礫石層之上。靠近山前的陡坎斷錯(cuò)了T7至T5階地面，在T7階地面上的斷層陡坎高度為8.5m(圖4)，該陡坎向E延伸的T5階地上，陡坎高度約4.2m，此處布設(shè)了TC2探槽(圖5)。距離山前陡坎北側(cè)約1.2km的位置出露了另一支斷層陡坎，陡坎走向在局部存在一定的改變，總體走向約100°，在該條陡坎上布設(shè)了TC3探槽，在TC3探槽位置進(jìn)行的陡坎測(cè)線顯示陡坎為復(fù)式陡坎，前坎高度為2.5m，后坎高度0.5m左右(圖6)。

圖4 北大河附近探槽以及斷層陡坎位置Fig. 4 Fault scarps and trench sites near the Beida River.

3.1 TC2探槽

TC2探槽中揭露出3套地層、 2個(gè)崩積楔和3個(gè)斷面，具體地層描述如下(圖5)：

U1灰黃色粗礫石層，粒徑8～10cm不等，個(gè)別礫石直徑可以達(dá)到30～50cm，無磨圓且分選差，但具有一定的水平層理，河流沖積相沉積。

U2灰白色粗礫石層，粒徑3～5cm，個(gè)別礫石直徑可達(dá)20cm，平均粒徑小于下伏U1層，無磨圓，分選較差，具有水平層理，河流相沉積。

U3黃色風(fēng)成粉砂層，無分層。下盤厚度約1.5m，上盤未見發(fā)育，具有明顯的坎前堆積特征。底部光釋光年齡結(jié)果為(3.60±0.38)ka； 上部光釋光年齡結(jié)果為(2.37±0.38)ka；

U4含少量礫石的黃色風(fēng)成粉砂層，底部有1層含小礫石，與U3層分開。上、 下盤沒有明顯的厚度差異。上、 下盤底部光釋光年齡一致，分別為(1.63±0.17)ka和(1.64±0.21)ka；

A崩積楔，黃色礫石和粉細(xì)砂混雜堆積，無層理。礫石直徑大小與U2層較為接近。

B崩積楔，粉砂土，無水平層理，有團(tuán)塊和礫石雜亂堆積。

該探槽可以分辨出3次古地震事件。U1和U2層為河流沖積相沉積，U2層形成之后，階地面穩(wěn)定，可以記錄古地震事件。第1次古地震發(fā)生在U2層之后。地震造成F1斷面活動(dòng)，產(chǎn)生約2m的垂直位錯(cuò)并形成崩積楔A。隨后由于存在陡坎，開始出現(xiàn)坎前堆積的風(fēng)積砂U3層。第2次古地震發(fā)生，造成F2斷面活動(dòng)，形成崩積楔B。事件之后又繼續(xù)堆積風(fēng)成砂U4層。最新1次古地震形成F3斷面，斷錯(cuò)了崩積楔B和U4層，并且直接斷錯(cuò)至地表。因此，該探槽共揭露了3次古地震事件。根據(jù)相應(yīng)地層的年齡結(jié)果限定各次古地震時(shí)間，最早的古地震發(fā)生在(3.60±0.38)ka,BP以前，中間1次古地震發(fā)生在(1.64±0.21)ka,BP與(2.37±0.38)ka,BP之間； 最新1次古地震發(fā)生在(1.63±0.17)ka,BP之后。

圖5 北大河西側(cè)TC2探槽Fig. 5 TC2 trench profile in the west of the Beida River.

圖6 北大河?xùn)|側(cè)TC3探槽Fig. 6 TC3 trench in the east of the Beida River.

表2 光釋光測(cè)年結(jié)果

Table2 Results of optically stimulated luminescence dating

送樣號(hào)U/μg·g-1Th/μg·g-1K/%測(cè)試粒徑/μm含水量/%環(huán)境劑量/Gy·ka-1等效劑量/Gy年齡/kaYMOSL-94．0216．01．914～112．755．2919．06±0．693．60±0．38YMOSL-113．9416．71．774～112．795．2112．33±0．782．37±0．28YMOSL-133．4413．91．794～112．414．787．85±0．641．64±0．21YMOSL-153．9214．62．104～116．215．288．61±0．321．63±0．17YMOSL-173．4414．91．584～112．294．672．94±0．290．63±0．09YMOSL-183．6615．51．964～114．485．1718．91±1．453．66±0．46YMOSL-203．0314．31．774～113．054．6128．21±2．076．12±0．76YMOSL-213．2413．12．084～114．574．8553．56±4．1811．05±1．4YMOSL-224．9715．71．684～113．225．427．60±0．531．40±0．17YMOSL-234．1415．41．774～114．595．1227．55±2．175．38±0．68YMOSL-243．6412．31．594～113．894．4146．41±3．6110．53±1．3

3.2 TC3探槽

探槽內(nèi)揭露出5套地層，2個(gè)崩積楔和3條斷面，具體地層描述如下(圖6)：

U1灰黃色粗礫石層，分選差，磨圓一般，有水平層理，粒徑3～8cm不等，個(gè)別可達(dá)20cm，靠近頂部礫石直徑逐漸減小，為河流相沉積。

U2含礫石和粉土的黃紅色粗砂層，應(yīng)該為最早期的古地表層。測(cè)年結(jié)果為(11.05±1.40)ka，為晚更新世末或全新世初的地層，這與我們?cè)诒贝蠛覶5面采集的10Be樣品年齡結(jié)果((9.3±0.9)ka)比較接近。

U3坎前風(fēng)積粉砂層，底部有1層小礫石層與U2層分開，無明顯的水平層理，粉砂密實(shí)且較為均一，底部光釋光年齡為(6.12±0.76)ka，上部光釋光年齡為(5.38±0.68)ka；

U4黃色中細(xì)砂層，底部有水平沉積的1層小礫石層，比U3層粗，零星分布有直徑0.5～1cm的小礫石。光釋光測(cè)年結(jié)果為(3.66±0.46)ka，14C樣品年齡結(jié)果為(1.94±0.06)ka(沉積物)和(1.93±0.06)ka(炭屑)。

U5近地表的黃色含礫石細(xì)粉砂層，礫石直徑個(gè)別可達(dá)5～8cm，有水平層理，僅在陡坎和下盤分布，應(yīng)該為順陡坎坡向的片流堆積。中下部的光釋光年齡結(jié)果為(1.40±0.17)ka，中上部的光釋光年齡結(jié)果為(0.63±0.09)ka。

A含大量混雜堆積礫石的崩積楔，礫石直徑與下伏的U2層相似，是第1次古地震形成的崩積楔，楔體內(nèi)樣品的光釋光年齡為(10.53±1.34)ka，略小于下伏U2年齡且明顯大于上覆的U3年齡。由于崩積楔屬于快速堆積，可能光釋光信號(hào)沒有歸零，更接近物質(zhì)來源的U2層年齡。

B黃色含有礫石的粉砂質(zhì)崩積楔，物質(zhì)來源主要為U3層的粉細(xì)砂，并含有小礫石，礫石直徑1cm左右，礫石來源可能為斷面上盤的U1頂部和U2層。

該探槽揭露了3條斷面，斷層主要位錯(cuò)變形來自F1斷面，F(xiàn)2斷面只分?jǐn)偭撕苄〉淖冃?，但是可以發(fā)現(xiàn)，2個(gè)斷層面附近的崩積楔和地層切錯(cuò)關(guān)系是對(duì)應(yīng)的。F3斷面的頂部U2層沒有被斷錯(cuò)。由于U2層是最早的階地地表，說明該斷面破裂發(fā)生在階地形成之前，當(dāng)階地完全形成以后沒有再活動(dòng)過。F1斷面可以分辨出3次古地震事件，最早1次古地震事件發(fā)生在U2層形成之后，地震形成崩積楔A，利用殘留崩積楔高度估計(jì)這次古地震垂直位移量約1.2m，事件后開始堆積U3坎前風(fēng)積層。第2次古地震事件發(fā)生在U3沉積之后，形成崩積楔B； 根據(jù)楔體高度估計(jì)垂直位錯(cuò)量約1m，并在地震后形成U4層； 而最后1次古地震事件，斷錯(cuò)U4層，垂直位移量按照U4層底部計(jì)算約0.8m左右。最后，堆積最新的U5粉細(xì)砂層。F2斷面具有相同的破裂歷史，并形成對(duì)應(yīng)的崩積楔A、 崩積楔B和坎前風(fēng)積層，但總位移量小，僅約1.5m。因此該探槽揭露出遠(yuǎn)離山前的這支斷層上發(fā)生過3次古地震事件。根據(jù)測(cè)年結(jié)果，第1次古地震發(fā)生在(10.53±1.34)ka,BP至(6.12±0.76)ka,BP之間，造成F1和F2斷面約1.7m的總垂直位錯(cuò)量； 第2次古地震發(fā)生在(5.38±0.68)ka,BP至(3.66±0.46)ka,BP之間，造成F1和F2斷面約1.5m的總垂直位錯(cuò)量； 第3次古地震發(fā)生在(1.93±0.06)ka,BP至(1.40±0.17)ka,BP之間，造成F1和F2斷面約1.3m的總垂直位錯(cuò)量。U5層形成至今，即(0.63±0.09)ka,BP之后，無地震事件。中國(guó)歷史強(qiáng)震目錄也沒有相關(guān)記錄。

4 討論

4.1 活動(dòng)速率

利用在區(qū)域上普遍存在的三級(jí)沖積扇上的陡坎高度和10Be宇宙成因核素年齡獲得的斷層垂直活動(dòng)速率分別為： f3面形成以來(0.15±0.02)mm/a、 f2面形成以來(0.09±0.01)mm/a和f1面形成以來(0.21±0.03)mm/a?？傮w上看山前沖積扇上陡坎記錄的晚更新世晚期以來的斷層垂直活動(dòng)速率為0.1～0.2mm/a。而在北大河的T5階地上TC3探槽位置測(cè)量的地表陡坎高度約為3.0m，但由于陡坎下盤存在風(fēng)成砂和坎前堆積，導(dǎo)致地表測(cè)量值偏小，利用探槽中古地表層U2計(jì)算的垂直位移量約4.5m，以及U2層光釋光年齡(11.05±1.40)ka和T5階地的10Be宇宙成因核素年齡(9.3±0.9)ka估計(jì)，垂直活動(dòng)速率為0.41～0.48mm/a。利用T7面上8.5m的陡坎高度和10Be宇宙成因核素年齡(46.9±4.3)ka，獲得的垂直活動(dòng)速率為0.16～0.20mm/a，考慮到地貌測(cè)量的各處陡坎下盤均存在坎前堆積作用，探槽中獲得的垂直位移量可能更代表真實(shí)情況。按照探槽中U2層垂直位移量(4.5m)與地表實(shí)測(cè)陡坎高度(3m)的比例3︰2估計(jì)，晚更新世晚期的垂直活動(dòng)速率約為T7面獲得的通過地表測(cè)量估計(jì)速率的1.5倍，即0.24～0.30mm/a。

4.2 古地震規(guī)律

2個(gè)探槽各揭露了3次古地震事件。將它們按照時(shí)間軸歸納到一起，由于各探槽地層年代的不同，可對(duì)應(yīng)出4次古地震事件，且這2條斷層可能存在同時(shí)破裂的情況(圖7)。即事件2和事件3都在2個(gè)探槽中被發(fā)現(xiàn)(圖7)。從探槽中揭露出多套風(fēng)成粉砂層，而風(fēng)成粉砂土常常大范圍沉積，具有區(qū)域?qū)Ρ刃?。在TC2探槽的U3層測(cè)得的年齡區(qū)間為2.37～3.6ka，這與TC3探槽中的U4層測(cè)得的年齡區(qū)間1.94～3.66ka一致，應(yīng)該為同一層風(fēng)成砂。TC2探槽中最頂層U4層年齡為1.64ka，而TC3探槽中最頂層U5層年齡為1.40ka，也一致。事件2、 3和4分別發(fā)生在這2套風(fēng)成砂形成之前、 之間和之后。考慮到2條地表陡坎相距約1.2km，相比斷層10～20km的深度，當(dāng)深部破裂傳到地表，同時(shí)形成2條陡坎的可能性很大。因此，聯(lián)合2個(gè)探槽年齡一起限制，玉門斷裂全新世以來一共發(fā)生了4次古地震事件。這4次古地震分別發(fā)生在6.12～10.53ka,BP，3.6～5.38ka,BP，1.64～1.93ka,BP和0.63～1.64ka,BP。其中前2次地震可能與閔偉(2002)發(fā)現(xiàn)的7.2ka,BP和3.2ka,BP左右的2次古地震對(duì)應(yīng)。4次古地震事件的復(fù)發(fā)間隔呈現(xiàn)出逐漸縮短的趨勢(shì)，單次事件位移量沒有明顯區(qū)別，可能暗示玉門斷裂活動(dòng)性有增強(qiáng)的趨勢(shì)。

圖7 古地震事件復(fù)發(fā)間隔Fig. 7 Recurrence interval of paleoseismic events.

玉門斷裂是祁連山北緣斷裂向盆地內(nèi)擴(kuò)展的新生逆沖構(gòu)造，這些最新的斷層陡坎和揭露的古地震事件反映了祁連山北緣斷裂帶最新的構(gòu)造活動(dòng)。其構(gòu)造樣式類似于天山山前坳陷內(nèi)的多排逆沖褶皺帶。因此，這些古地震的發(fā)震構(gòu)造應(yīng)該為祁連山北緣斷裂帶。地震造成破裂的向前傳遞，并在玉門斷裂到達(dá)地表，形成斷層陡坎。

5 結(jié)論

本文通過對(duì)玉門斷裂山前沖積扇面和北大河階地的影像解譯與斷層陡坎的測(cè)量，以及對(duì)2條不同斷層陡坎的探槽開挖工作，獲得了以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

(1)玉門斷裂全新世以來的垂直活動(dòng)速率為0.41～0.48mm/a，晚更新世晚期以來的垂直活動(dòng)速率為0.24～0.30mm/a。并未發(fā)現(xiàn)明顯的走滑特征。

(2)玉門斷裂全新世以來共發(fā)生了4次古地震事件，這4次古地震分別發(fā)生在距今6.12～10.53ka、 3.6～5.38ka、 1.64～1.93ka和0.63～1.64ka?？傮w上表現(xiàn)出復(fù)發(fā)間隔逐漸縮短，活動(dòng)性增強(qiáng)的趨勢(shì)，并且每次古地震都可能造成多條陡坎的同時(shí)破裂。

致謝 感謝審稿人對(duì)本文的意見和建議!

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THE SLIP RATE AND PALEOEARTHQUAKES OF THE YUMEN FAULT IN THE NORTHERN QILIAN MOUNTAINS SINCE THE LATE PLEISTOCENE

LI An WANG Xiao-xian ZHANG Shi-min CHEN Zhi-dan LIU Rui ZHAO Jun-xiang Lü Yan-wu

(TheKeyLaboratoryofCrustalDynamics，theInstituteofCrustalDynamics，

ChinaEarthquakeAdiministration,Beijing100085，China)

The Yumen Fault lies on the west segment of the north Qilian Fault belt and adjacent to the Altyn-Tagh Fault，in the north margin of the Tibet Plateau.The tectonic location of the Yumen fault is special，and the fault is the evidence of recent activity of the northward growth of Tibetan plateau. In recent twenty years，many researches show the activity of the Yumen Fault became stronger from the early Pleistocene to the Holocene. Because the Yumen Fault is a new active fault and fold belt in the Qilian orogenic belt in the north margin of the Tibet Plateau，it is important to ascertain its slip rate and the recurrence interval of paleoearthquakes since the Late Pleistocene. Using the satellite image interpretation of the Beida river terrace，the GPS measurement of alluvial fans in front of the Yumen Fault and the trench excavation on the fault scarps，two conclusions are obtained in this paper.(1)The vertical slip rate of the Yumen Fault is about 0.41～0.48mm/a in the Holocene and about 0.24～0.30mm/a in the last stage of the late Pleistocene.(2)Since the Holocene epoch，four paleoearthquakes，which happened respectively in 6.12～10.53ka，3.6～5.38ka，1.64～1.93ka and 0.63～1.64ka，ruptured the surface scarps of the Yumen Fault. Overall，the recurrence interval of the paleoseismic events shortens gradually and the activity of the Yumen Fault becomes stronger since the Holocene. Anther characteristic is that every paleoearthquake probably ruptured multiple fault scarps at the same time.

Qilian Mountains，Yumen Fault，slip rate，paleoearthquake

10.3969/j.issn.0253- 4967.2016.04.008

2015-11-11收稿，2016-03-02改回。

中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)(ZDJ2014-12)、 國(guó)家青年科學(xué)基金(41402185)與中國(guó)地震活斷層探察：南北地震帶北段項(xiàng)目(201408023)共同資助。

P315.2

A

0253-4967(2016)04-0897-14

李安，男，1983年生，2013年于中國(guó)地震局地質(zhì)研究所獲構(gòu)造地質(zhì)學(xué)博士學(xué)位，助理研究員，研究方向?yàn)榛顒?dòng)構(gòu)造與古地震、 構(gòu)造地貌研究，電話： 010-62846731，E-mail: antares_lee@163.com。