盆地边界活动正断层多尺度构造地貌研究——以京西北蔚广盆地南缘断裂带为例-论文.pdf

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1、第1O期(总第4l8期)国际地震动态NO．10(SerialNo．418)2013年1O月RecentDevelopmentsinWorldSeismologyOctober，2013盆地边界活动正断层多尺度构造地貌研究——以京西北蔚广盆地南缘断裂带为例王林(中国地震局地质研究所，北京100029)中图分类号：P56；文献标识码：A；doi：10．3969／j．issn．0235—4975．2013．10．011京西北盆岭构造区中发育有怀涿、蔚广、延矾、阳原、灵丘、怀安和涞源等一系列断陷盆地单元，这些断陷盆地的边缘大都受到了NE向活

2、动断裂带的控制。该区内的蔚广盆地就是一个受南部边界正断层控制的、南深北浅的不对称的半地堑盆地。而蔚广盆地南缘断裂带即为控制该盆地南边界的正断层系，也就是本文的研究对象。自从蔚广盆地形成以来，蔚广盆地南缘断裂带已经经历了长期的构造演化历程，使得断裂带南侧上升盘不断地抬升，形成山体区域；而北侧下降盘不断地沉降和接受沉积，形成盆地区域。蔚广盆地南缘断裂带是一条活动断裂带，自从有历史记载以来，盆地内已经发生过5次地震，主要包括公元前231年6．5级，1581年5．75级，1618年6．5级，1911年5．5级以及l956年4．5级地震。蔚广

3、盆地南缘断裂带是一个由多条断层组成的、演变方式比较复杂的正断层性质的断裂带。周廷儒等(1991)对该断裂带的新构造运动特征进行过一定的研究，认为该断裂带先是继承和利用了燕山运动中、晚期形成的北东向压型结构面，在此基础之上才进一步发展成为张性断裂体系，存在着一种构造反转的过程。徐锡伟等(2002)对该断裂带的分段性进行过一定的研究，根据次级断层空间展布的几何结构和长期断裂作用造成的断错地貌差异，蔚广盆地南缘断裂带可以划分为5个地震破裂段落，自西向东依次为上白羊段、唐山口段、北口段、松枝口段以及上虎盆段。蔚广盆地南缘断裂晚更新世以来的活

4、动部位主要集中在松枝口、北口、唐山口等3个段落上，它们是控制蔚广盆地第四纪持续活动的主边界断裂段，与盆地的沉降中心部位相对应。而东、西两端的上虎盆段向上白羊段晚更新世以来的活动性已经十分微弱。程绍平等(1998)对断裂带九宫口段的断层生长现象有过一定的研究，研究表明该处的断层在晚更新世晚期的冲积扇内已经向西生长了数千米。在“我国地震重点监视防御区活动断层地震危险性评价”项目的子课题“首都圈地区蔚县～广灵断裂50km条带状地质填图”的支持下，作者长期参与了蔚广盆地南缘断裂带有关科研工作。一方面，在地貌面解译的过程之中，在断裂带的附近发

5、现了大量变形的地貌面，主要包括唐县期、甸子梁期的两期地貌面，然而前人对于这些地貌面变形的研究却不是很第1O期中国地震局地质研究所2012届博士论文摘要(Ⅳ)37多，对这些变形层状地貌面在整条断裂带尺度范围内的空间分布规律、形变特征规律缺乏系统的研究和深入的认识。另一方面，通过对断裂带的遥感解译和多次的野外地质考察，在断裂带上的许多地方还发现了各种形式的山前构造地貌，尤其是多处典型的断层线性陡坎或线性形迹。这些典型的山前构造地貌在地貌演化、几何展布以及断层活动性等方面，各自都反映出了多种不同的特征。然而前人对于这些典型山前构造地貌的研

6、究却相当有限，仅程绍平等(1998)对断裂带九宫口段的一处断层陡坎的生长现象有过一定的研究。总的来说，对断裂带局部断层尺度范围之内活断层控制的构造地貌，以及有关活断层的几何结构、活动性及其演化方式和特点等方面缺乏充分的研究和认识。此外，在更小的尺度范围内，在断层最新活动的控制之下，形成了各种典型微地貌，尤其是山前扇体中的断层陡坎。然而前人对于这些典型的微地貌在古地震方面的研究也不是很多。在这些地方，关于古地震事件期次、复发周期、断层活动等方面的许多问题，都是值得进一步深入研究的。在上述的研究背景之下，基于在实际的野外、室内工作中所获

7、得的大量最新的数据和资料，本文通过不同尺度的构造地貌，以蔚广盆地南缘断裂带为例，对盆地边界活动正断层进行了研究。主要是针对前人在上述一些研究方面的空白或者不足之处进行了开创性或者补充性的研究，并取得了一些新的结论和认识，主要包括以下几个方面：①断裂带上升盘断块的构造运动方式，究竟是构造抬升还是掀斜旋转；②断裂带的运动学模型及相应的演化阶段；③断裂带的分段性；④断层的复发周期和活动速率等。所谓的尺度，包括两个方面的尺度，即时间尺度和空间尺度。时间尺度是指构造地貌所经历的构造演化时期的长短，空间尺度是指构造地貌分布范围的大小。而空间尺度

8、又进一步分为平面尺度和高程尺度。本文研究中大尺度的构造地貌主要是各种变形的夷平面，以唐县面、甸子梁面为主；小尺度的构造地貌主要是山前活动断层控制形成的各种山前构造地貌，以各种典型的断层线性陡坎或形迹为主；微尺度的构造地貌主要是局部典型