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地球物理学报 2020年第11期63卷 4125-4143页

作者：李满肖骑彬喻国中国地震局地质研究所北京100029 中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029

阿尔金断裂带东段走滑速率沿断裂走向方向存在明显的流失现象,有关阿尔金断裂带的影响范围及走滑速率变化的机制需要有更多的深部结构证据来提供支撑.本文以阿尔金断裂带昌马段为窗口,获取了4条横穿阿尔金断裂带及相邻地区的大地电磁测... 详细信息

阿尔金断裂带东段走滑速率沿断裂走向方向存在明显的流失现象,有关阿尔金断裂带的影响范围及走滑速率变化的机制需要有更多的深部结构证据来提供支撑.本文以阿尔金断裂带昌马段为窗口,获取了4条横穿阿尔金断裂带及相邻地区的大地电磁测深剖面.二维电性剖面显示在阿尔金断裂带北侧中上地壳以连续的高阻体为主,而南侧祁连山内部的深部电性结构在横向上有较为复杂的变化.这一点与区域构造背景相对应,即北侧的塔里木盆地东缘依然具有较好的整体性,南侧的祁连山是青藏高原北缘生长的最前端,变形强烈.在断裂带的结构特征上,阿尔金断裂带沿走向方向的切割深度在昌马盆地西侧发生了显著的降低,与阿尔金断裂带相对应的电性边界在这里向南偏移了约15 km,对应F18断裂,并与昌马盆地相接.祁连山北部的断裂带,包括昌马断裂、旱峡—大黄沟断裂总体呈现出低角度南倾的样式,切过高阻异常体的顶部.虽然昌马盆地可以起到连接断裂带的阶区的作用,将部分阿尔金断裂的走滑分量转移到盆地南侧的昌马断裂上,但是昌马断裂的走滑速率从西向东是增加的,东侧的走滑速率甚至大于阿尔金断裂沿走向方向的流失分量.我们认为在青藏高原北部主要断裂带的活动还是受印度—欧亚板块碰撞引起的远程挤压效应的影响,包括阿尔金断裂以及祁连山内部系列断层都处于斜向挤压应力环境.在这种基本构造模式下,阿尔金断裂、断裂F18、昌马盆地、昌马断裂构成了一个局部的走滑速率分解-转换-吸收体系,对局部应力状态产生影响.

关键词：大地电磁测深二维电性结构走滑速率分解阿尔金断裂带青藏北缘

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阿尔金走滑断裂带昌马段的电性结构样式及构造意义

阿尔金走滑断裂带昌马段的电性结构样式及构造意义

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作者：李满中国地震局地质研究所

学位级别：硕士

断裂的几何特征对于评估地震破裂如何扩展具有重要的指示意义;断裂带的内部结构与地表几何样式对于理解断裂的地震学行为同等重要。陆内走滑断裂在全球板块构造中占有非常重要的地位,但是对它们的深部结构研究还远远不够,也没有哪一个... 详细信息

断裂的几何特征对于评估地震破裂如何扩展具有重要的指示意义;断裂带的内部结构与地表几何样式对于理解断裂的地震学行为同等重要。陆内走滑断裂在全球板块构造中占有非常重要的地位,但是对它们的深部结构研究还远远不够,也没有哪一个模型可以解释所有的陆内活动走滑断裂带。因此,对大型活动走滑断裂带在三维空间上的几何结构研究,可以为评价断裂的扩展与地震活动提供最直接的证据,也可为走滑断裂带的理论研究提供新的依据。阿尔金断裂带是青藏高原的北部边界断裂,是亚洲大陆最重要的走滑断裂之一,以往的研究表明阿尔金断裂带东段左旋走滑速率沿断裂走向方向存在明显的流失现象,在肃北和昌马大坝出现二次位移速率的锐减。由于阿尔金断裂带在地貌上与祁连山斜交,祁连山内部断裂在地表形迹上也表现出向阿尔金断裂带收敛。因此,关于阿尔金断裂带在这里发生的走滑速率分解现象,地质上的解释认为在阿尔金断裂与祁连山内部断裂交汇的三联点,一部分滑动速率分解成祁连山内部断裂的活动上;甚至有研究指出阿尔金断裂带的活动控制了青藏高原北部的生长与变形。但是祁连山内部的断裂活动可能是在早期缝合带基础上的继承活动,它们与阿尔金断裂的关系如何,以及阿尔金断裂带的影响范围及走滑速率变化的机制需要有更多的深部结构证据来提供支撑。本文采用大地电磁测深手段,以阿尔金断裂带昌马段为窗口,首先获取了4条(自西向东编号:L16-L19)横穿阿尔金断裂带及相邻地区的大地电磁测深剖面数据,通过二维剖面电性结构的研究,来追踪阿尔金断裂带及邻近地区断裂带的展布形态,分析断裂带的连续性与规模,探讨断裂带之间的相互关系。同时,结合早期大地电磁测深数据,在更大范围内组成新的大地电磁数据集,开展三维电性结构研究,利用三维电性结构来为研究区的区域构造背景提供深部证据。据此,论文结合断裂带滑动速率研究成果,围绕阿尔金断裂带在昌马段的连续性,空间展布形态展开讨论。结合区域动力学背景,探讨阿尔金断裂带走滑速率变化及其影响,探讨阿尔金断裂的走滑活动是否控制了祁连山的生长,还是印度-欧亚板块碰撞引起的南北挤压应力被层层吸收之后造就了阿尔金断裂走滑速率的变化?在数据处理阶段,采用仪器自带的软件以及Robust处理方式获得测点的视电阻率和相位数据,利用相位张量方法以及相位灵敏的二维偏离度参数对观测数据进行维性特征分析以及区域电性主轴方位判断。采用Groom-Bailey阻抗张量分解技术分解出沿测线方向的阻抗值,并利用Rhoplus一维拟合技术对GB分解后得到的视电阻率和相位数据进行合理性检验,剔除掉观测曲线中显著偏离Rhoplus拟合曲线的频点数据以及低频的“飞点”。二维反演选择非线性共轭梯度法(NLCG),采用TE+TM数据,得到了测区4条深度达50km的电性结构剖面。二维电性剖面显示在阿尔金断裂带北侧中上地壳以连续的高阻体为主,而南侧祁连山内部的深部电性结构在横向上有较为复杂的变化。这一点与区域构造背景相对应,即北侧的塔里木盆地东缘依然具有较好的整体性,南侧的祁连山是青藏高原北缘生长的最前端,变形强烈。在断裂带的结构特征上,阿尔金断裂带沿走向方向的切割深度在昌马盆地西侧L17剖面中发生了显著的降低,与阿尔金断裂带相对应的电性边界在这里向南偏移了约15公里,对应青石峡-朱家大山断裂,并与昌马盆地相接。祁连山北部的断裂带,包括昌马断裂、旱峡-大黄沟断裂总体呈现出低角度南倾的样式,在电性剖面中切过高阻异常体的顶部。为了进一步得到研究区外围的深部结构背景,在本研究中,利用早期工作得到的L2、L4测线的全部测点以及L3测线中的部分测点,累计共186个测点进行,组成覆盖阿尔金断裂带东段及邻区的三维测网。采用大地电磁三维反演程序Mod EM,开展三维电性结构研究。三维电阻率切片同样显示出以阿尔金断裂为界,北侧的电性结构较为完整,南侧电性结构在<30km层次变化较为剧烈。塔里木地块对应的高阻体整体性好,并扩展到了阿尔金断裂带之下。塔里木、北山地块在中下地壳具有较为一致的高阻特征。在三维电性切片中,青石峡-朱家大山断裂同样对应高阻体的南边界,昌马盆地也对应低阻异常,这种特征可一直向深部延续到30km的平面上。从总体上看,阿尔金断裂带切割深度向东变小的趋势在本研究中继续存在,阿尔金断裂带在穿过阿克塞的剖面时切割深度～45km,而穿过石包城的剖面切割深度～30km。在本文新的剖面中,阿尔金断裂在剖面L16中切割深度30-40km;但是继续向东发展,阿尔金断裂在剖面L17中没有对应明显的电性边界,阿尔金断裂沿走向方向的连通性中断。从剖面L16到L17,电性结构显示阿尔金断裂和青石峡-朱家大山断裂都对应了高阻体的南部边界,它们在深部电性结构上是相互连通的,因此,青石峡-朱家大山断裂具备吸收阿尔金断裂带上的走滑分量的条件。昌马断裂与青石峡-朱家大山断裂在地貌上没有明显的连

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