香山-天景山斷裂帶西段的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)變化及其成因機(jī)制

李新男　李傳友　張培震　王旭光　章龍勝

1)中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，地震動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京　100029 2)中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，活動(dòng)構(gòu)造與火山重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京　100029

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香山-天景山斷裂帶西段的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)變化及其成因機(jī)制

李新男1，2)李傳友2)*張培震1)王旭光2)章龍勝2)

1)中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，地震動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100029 2)中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，活動(dòng)構(gòu)造與火山重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100029

香山-天景山斷裂帶作為青藏高原東北緣弧形構(gòu)造帶的重要組成部分，其東段整體表現(xiàn)為逆-左旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。相反，其西段運(yùn)動(dòng)性質(zhì)較為復(fù)雜，其上一系列的斷錯(cuò)地貌特征以及在人工探槽和天然露頭剖面上觀察到的斷裂運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，顯示整個(gè)西段主要以正-左旋走滑運(yùn)動(dòng)為主，只在局部特定位置存在逆沖運(yùn)動(dòng)分量。為了確定香山-天景山斷裂帶西段運(yùn)動(dòng)性質(zhì)變化的成因機(jī)制，從斷裂的幾何結(jié)構(gòu)特征對(duì)其進(jìn)行分析，得到影響與控制西段運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的3個(gè)主要因素： 1)階區(qū)構(gòu)造，斷層的左行左階雁列式結(jié)構(gòu)形成拉張型階區(qū)，并控制著階區(qū)附近及其內(nèi)部斷層的正-左旋走滑運(yùn)動(dòng)；2)尾端構(gòu)造，在斷裂端部存在阻止斷層破裂傳播的障礙體時(shí)，斷裂一盤(pán)向前推擠的一端就會(huì)發(fā)生擠壓構(gòu)造變形，斷層以逆-左旋走滑運(yùn)動(dòng)為主；3)雙彎構(gòu)造，次級(jí)段內(nèi)部斷層走向變化并呈右階排列時(shí)，中間彎曲段在左旋走滑作用下形成局部擠壓應(yīng)力環(huán)境，表現(xiàn)為逆-左旋走滑運(yùn)動(dòng)。此外，天景山次級(jí)塊體做SEE向運(yùn)動(dòng)，在其尾端形成走滑拉張構(gòu)造環(huán)境，也是西段以正-左旋走滑運(yùn)動(dòng)為主的重要原因。香山-天景山斷裂帶西段的形成演化過(guò)程說(shuō)明，在青藏高原東北緣弧形構(gòu)造帶向N擴(kuò)展的過(guò)程中，整個(gè)香山-天景山斷裂帶可能并不是同時(shí)期形成的，而是分為運(yùn)動(dòng)性質(zhì)顯著不同的2個(gè)階段，并表現(xiàn)為自東向西側(cè)向擴(kuò)展的形成演化模式。

香山-天景山斷裂帶西段斷錯(cuò)地貌特征運(yùn)動(dòng)性質(zhì)成因機(jī)制

0　引言

1　構(gòu)造背景

香山-天景山斷裂帶與海原、煙筒山、牛首山-羅山斷裂帶共同構(gòu)成了青藏高原東北緣的弧形構(gòu)造系，且處于青藏、鄂爾多斯和阿拉善地塊相互作用的交會(huì)部位(鄧起東等，2002，2003；張培震等，2003；圖1a)，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，歷史上發(fā)生過(guò)數(shù)次7級(jí)以上地震。其中，香山-天景山斷裂帶在時(shí)間上形成于早古生代加里東運(yùn)動(dòng)中晚期(寧夏回族自治區(qū)地礦局，1990)，晚新生代以來(lái)先后經(jīng)歷了活動(dòng)性質(zhì)不盡相同的2個(gè)階段，即早期的強(qiáng)烈擠壓階段和晚期的左旋走滑兼擠壓階段(國(guó)家地震局地質(zhì)研究所，1990；閔偉等，1991；田勤儉等，2001；李天斌等，2005；張維岐等，2015)。在空間上，大致以孤山子和西梁頭之間10km多的斷裂階區(qū)為界，該斷裂帶又可以劃分為東、西2段，二者在幾何形態(tài)、介質(zhì)結(jié)構(gòu)、活動(dòng)性質(zhì)和破裂歷史等方面存在顯著差異*中國(guó)地震局地球物理研究所等，2003，黃河黑山峽段地震地質(zhì)補(bǔ)充論證工作報(bào)告。(陳國(guó)星等，2006；李新男，2014；圖1b)。

圖1　香山-天景山斷裂帶及其西段地質(zhì)構(gòu)造圖Fig. 1　Geological map of the Xiangshan-Tianjingshan Fault and its western segment.a 研究區(qū)構(gòu)造位置，其中黑框表示圖b范圍；b 香山-天景山斷裂帶構(gòu)造展布與歷史地震震中分布圖，其中黑色虛線框表示圖c范圍；c 香山-天景山斷裂帶西段斷裂結(jié)構(gòu)圖，景泰小紅山段(F1)，罐罐嶺段(F2)，沙井段(F3)，中衛(wèi)小紅山段(F4)和青山—孤山子段(F5)

香山-天景山斷裂帶西段走向近EW，全長(zhǎng)約60km，由5條次級(jí)斷層段呈左階斜列構(gòu)成(柴熾章等，2003；杜鵬等，2007；圖1c)。前人對(duì)西段的幾何結(jié)構(gòu)特征做了較為詳細(xì)的研究工作，還進(jìn)一步確定了西段最新一次地震事件的發(fā)生時(shí)代①(杜鵬等，2007；李新男，2014)。此外，古地震研究結(jié)果顯示西段晚第四紀(jì)以來(lái)至少發(fā)生過(guò)5次古地震事件，平均復(fù)發(fā)間隔為6,000a左右(閔偉等，2001；陳國(guó)星等，2006)。對(duì)西段斷錯(cuò)地貌的位移量最新測(cè)量結(jié)果顯示，香山-天景山斷裂帶西段晚第四紀(jì)以來(lái)的地震活動(dòng)遵循特征滑動(dòng)模型(李新男等，2015)。

2　香山-天景山斷裂帶西段斷錯(cuò)地貌特征及運(yùn)動(dòng)性質(zhì)變化

通過(guò)對(duì)香山-天景山斷裂帶西段進(jìn)行詳細(xì)的野外實(shí)地調(diào)查，獲得了沿?cái)鄬盂E線不同地貌體(河流、沖溝、山脊和沖洪積扇等)的斷錯(cuò)特征和斷層運(yùn)動(dòng)性質(zhì)沿?cái)嗔训淖兓卣鳌?duì)不同斷層段的斷錯(cuò)地貌特征和運(yùn)動(dòng)性質(zhì)分述如下。

圖2　景泰小紅山段斷錯(cuò)地貌特征Fig. 2　The offset geomorphic features on the Jingtai segment.a 景泰小紅山最西側(cè)尾端地貌解譯圖; b 斷層陡坎和擠壓脊構(gòu)造；c，d 景泰小紅山山前衛(wèi)星影像及地貌解譯圖；e，f 山脊斷錯(cuò)并形成小型拉張地塹

2.1景泰小紅山段

景泰小紅山段從景泰縣上沙窩鎮(zhèn)杏樹(shù)村以北約1km處沿山前經(jīng)沖洪積扇、小紅山南麓延伸至白墩子附近，全長(zhǎng)約18km(圖1c)。該段的最西端地貌上表現(xiàn)為斷層切過(guò)晚更新世—全新世沖洪積扇，形成具有明顯線性特征的斷層陡坎和順斷層走向的擠壓脊構(gòu)造(圖2a，b)，跨斷層陡坎開(kāi)挖的探槽揭示斷層具有明顯的逆沖運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，斷面S傾，表現(xiàn)為較新的沖洪積礫石層被斷層錯(cuò)斷并伴有礫石定向，黃土層及黃土含礫石層還具有明顯的褶皺彎曲變形(圖6a)。

圖3　罐罐嶺段斷錯(cuò)地貌特征Fig. 3　The offset geomorphic features on the Guanguanling segment.a，b 罐罐嶺山前衛(wèi)星影像及地貌解譯圖；c 較新鮮斷層陡坎；d 沖溝左旋位錯(cuò)；e，f 反向斷層陡坎；g 斷層三角面；h 斷層線性溝谷地貌

向東在景泰小紅山南麓，斷層斷錯(cuò)山前晚第四紀(jì)沖洪積扇，形成線性特征清晰的陡坎(圖2c，d)，高1～2m左右；同時(shí)一系列橫跨斷裂的沖溝發(fā)生左旋位錯(cuò)，水平位移量為1～20m，且在部分沖溝受斷層斷錯(cuò)位置可以見(jiàn)到最新一次地震活動(dòng)形成的裂點(diǎn)，以及上新世泥巖和礫巖構(gòu)成的山脊被左旋錯(cuò)移，斷層通過(guò)位置形成小型拉張地塹(圖2e，f)。斷層在山前存在彎曲和分叉現(xiàn)象，形成多級(jí)陡坎以及沖溝不同部位發(fā)生左旋錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象。此外，在景泰小紅山南麓開(kāi)挖的探槽揭示該段為正-左旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，斷層面S傾，產(chǎn)狀為45°～70°，并在局部表現(xiàn)為小型拉張地塹(圖6b)。

景泰小紅山段斷層走向NWW—EW，斷層面總體傾向SE，傾角較陡可達(dá)50°～80°，該段整體以正-左旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)為主，只在西側(cè)尾端沖洪積扇上顯示為逆-左旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。

2.2罐罐嶺段

罐罐嶺段西起白墩子拉分盆地東側(cè)，向東經(jīng)馬梁、馬家井、煤巷崗和冰草窩，終止于營(yíng)盤(pán)水以南的宋家地窩窩附近，全長(zhǎng)約20km(圖1c；3a，b)。在靠近白墩子附近，全新世河流沖洪積物覆蓋廣泛，斷層跡線不明顯，只能從衛(wèi)星影像上判斷斷裂可能于馬梁EW向隆起位置通過(guò)，向東活動(dòng)跡象逐漸明顯，并延伸至馬家井附近。馬家井附近靠近公路位置的第四紀(jì)地貌面上，斷裂形成線性明顯的斷層陡坎，高約0.5m，在陡坎坡面上幾乎不發(fā)育植被，坍塌的自由面說(shuō)明其活動(dòng)時(shí)代較新，繼續(xù)向東斷層切過(guò)小山包將其左旋錯(cuò)動(dòng)(圖3c)。在馬家井位置開(kāi)挖的探槽顯示較老的早更新世磚紅色泥巖逆沖到第四紀(jì)粉砂、黃土地層之上，斷層面N傾，傾角約為45°～50°(圖6c)，說(shuō)明斷層具有很新的活動(dòng)性。同時(shí)，在馬家井以東約700m的位置，斷層不僅使晚更新世—全新世的沖洪積扇形成高1m左右的陡坎，還將2條沖溝左旋位錯(cuò)，其位移量分別為2.5m和11.4m，沖溝位錯(cuò)量之間的倍數(shù)關(guān)系說(shuō)明斷裂在晚第四紀(jì)以來(lái)發(fā)生過(guò)多次活動(dòng)(圖3d)。在其東側(cè)不遠(yuǎn)處可以觀察到反向線性陡坎呈NWW-SEE向延伸，長(zhǎng)約200m(圖3e，f)；然后逐漸過(guò)渡為陡立的斷層陡坎和斷層三角面(圖3g)。

在罐罐嶺山前靠近東端的位置，斷層通過(guò)位置在地貌上形成線性溝谷，分水嶺以東的沖溝匯入其中(圖3h)?？鐢鄬佣缚查_(kāi)挖的探槽揭示斷層在該段具有明顯的正-左旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，斷層面S傾，傾角較陡，約為70°～80°(圖6d)。斷層在進(jìn)入營(yíng)盤(pán)水拉分盆地沉積區(qū)時(shí)，跡線不太明顯，但是在宋家地窩窩附近的小山包前緣又顯示出比較明顯的出露跡象，許多沖溝發(fā)生左旋錯(cuò)動(dòng)。

綜上所述，斷層走向在罐罐嶺段具有明顯的EW—SEE—EW向彎曲變化，斷層傾角較陡，在SEE向段以逆-左旋走滑運(yùn)動(dòng)為主；在近EW向段，則以正-左旋走滑運(yùn)動(dòng)為主。

2.3沙井段

沙井次級(jí)段位于罐罐嶺和中衛(wèi)小紅山段之間的階區(qū)內(nèi)部，平面上與上述二者之間呈左階斜列展布，全長(zhǎng)約6km，走向近EW(圖1c；4a，b)。斷層為正-左旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，探槽顯示其斷面N傾，傾角近直立，斷層斷錯(cuò)了所有晚第四紀(jì)沖洪積、坡積地層，直達(dá)地表>*中國(guó)地震局地球物理研究所等，2003，黃河黑山峽段地震地質(zhì)補(bǔ)充論證工作報(bào)告。(圖6e)，地貌上存在陡坎與之對(duì)應(yīng)，且伴隨沖溝的左旋位錯(cuò)現(xiàn)象。斷層上升盤(pán)一側(cè)抬升顯著，遠(yuǎn)處觀察形似一道高聳的城墻(圖4c)，反映了斷裂形成時(shí)代較早，活動(dòng)特征強(qiáng)烈。此外，沙井段作為拉分階區(qū)內(nèi)部的次級(jí)斷層，對(duì)破裂的傳播和擴(kuò)展起到了重要的促進(jìn)作用(Wesnousky，2006，2008；Lozosetal.，2012)，該段可能在西段的每次地震活動(dòng)中都參與了破裂過(guò)程。

2.4中衛(wèi)小紅山段

圖4　沙井和中衛(wèi)小紅山段斷錯(cuò)地貌特征Fig. 4　The geomorphic features on the Shajing and Xiaohongshan segment.a，b 沙井、中衛(wèi)小紅山段衛(wèi)星影像及地貌解譯圖；c斷層陡坎，形似城墻；d線性斷層陡坎；e 斷層斷錯(cuò)最新沖洪積扇；f裂點(diǎn)后退

圖5　青山—孤山子段斷錯(cuò)地貌特征Fig. 5　The offset geomorphic features on the Qingshan-Gushanzi segment.a 甘塘以南線性斷層陡坎；b 孤山子北麓地貌解譯圖

中衛(wèi)小紅山段展布在喇嘛井溝至小紅山北緣一帶，長(zhǎng)約5km，走向近EW(圖4a，b)。中衛(wèi)小紅山段在衛(wèi)星影像上線性特征明顯，地貌上顯示為高大的斷層陡坎呈直線狀延伸，陡坎高1～4m，個(gè)別地方表現(xiàn)為斷層崖和斷層三角面出露(圖4d)。同時(shí)，1條較大沖溝形成的最新一期沖洪積扇被斷層斷錯(cuò)，探槽剖面揭示該斷層直接延伸至近地表，并錯(cuò)斷了全新世較新的粉砂土和砂礫石層，斷層面N傾，傾角較陡(圖6f)，同時(shí)在對(duì)應(yīng)的陡坎上還殘留了比較新鮮的自由面(圖4e)。此外，沖溝切出的多個(gè)天然露頭剖面也顯示斷層最新1次活動(dòng)斷錯(cuò)地表，并使小紅山北緣大量沖溝發(fā)生同步左旋位錯(cuò)，且在個(gè)別位置形成裂點(diǎn)并發(fā)生溯源侵蝕(圖4f)。斷層在局部地點(diǎn)出現(xiàn)分叉，呈近平行排列，向東靠近末端走向發(fā)生變化，由近EW轉(zhuǎn)變?yōu)镹EE向。

中衛(wèi)小紅山段大量沖溝的左旋位錯(cuò)，以及多個(gè)天然出露剖面和探槽都顯示斷層以正-左旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)為主。

2.5青山—孤山子段

青山—孤山子段西起青山石膏礦，經(jīng)小豁口、大豁口和甘塘以南，止于孤山子北麓，全長(zhǎng)約18km。青山段斷層跡線在衛(wèi)星影像上比較明顯，但是由于人為破壞嚴(yán)重以及風(fēng)沙覆蓋范圍較廣，野外只在個(gè)別地方可以大致確定出斷層位置和延伸情況(圖5a)。甘塘以南局部露頭處可以觀察到上新世的磚紅色泥巖逆沖到晚第四紀(jì)沖洪積砂層之上，斷層面S傾，傾角近直立(圖6g)。

斷裂繼續(xù)向東延伸至孤山子北麓，在衛(wèi)星影像上表現(xiàn)為NW-SE向的沙壟和沖溝發(fā)生左旋位錯(cuò)(圖5b)，斷層陡坎呈斷續(xù)分布，陡坎高0.5～1.5m。甘肅省地震局在孤山子北麓開(kāi)挖的1個(gè)探槽揭示該段斷層具有明顯的正-左旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，斷層面N傾，傾角近直立*中國(guó)地震局地球物理研究所等，2003，黃河黑山峽段地震地質(zhì)補(bǔ)充論證工作報(bào)告。(圖6h)。

青山—孤山子段總體走向近EW，斷層面近于直立，S傾或N傾，主要以左旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)為主，兼有正斷或逆沖運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。

圖6　香山-天景山斷裂帶西段不同段的斷層運(yùn)動(dòng)性質(zhì)Fig. 6　Fault movement property on different sections along the western segment of the Xiangshan-Tianjingshan Fault.

3　香山-天景山斷裂帶西段運(yùn)動(dòng)性質(zhì)變化的成因機(jī)制

香山-天景山斷裂帶西段的一系列沖溝、山脊和沖洪積扇等地質(zhì)地貌體的斷錯(cuò)特征以及在人工開(kāi)挖探槽和天然露頭剖面上觀察到的斷層運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(圖6)，都表明西段主要為正-左旋走滑運(yùn)動(dòng)，只在局部特定位置出現(xiàn)逆沖運(yùn)動(dòng)分量。

(1)景泰小紅山山前一系列的沖溝左旋水平位錯(cuò)和新鮮斷層陡坎和探槽剖面以及靠近白墩子拉分盆地段的較高陡坎，都說(shuō)明該段主體以正-左旋走滑運(yùn)動(dòng)為主；只在該段西側(cè)尾端出現(xiàn)逆沖斷層，并伴生擠壓脊構(gòu)造，其成因可能是發(fā)育于古生代地層中的NWW向長(zhǎng)嶺山北麓斷裂構(gòu)成了西段斷層向W破裂傳播的擠壓型障礙體。

(2)在大量沖溝和山脊發(fā)生左旋位錯(cuò)的罐罐嶺段，斷錯(cuò)地貌和探槽剖面特征說(shuō)明其整體以正-左旋走滑運(yùn)動(dòng)為主，特別是斷層兩端的段分別控制著白墩子和營(yíng)盤(pán)水拉分盆地的形成與發(fā)育；相反，局部逆-左旋走滑段只出現(xiàn)在右階斜列段的連接部位，呈NWW走向，斷層左旋走滑活動(dòng)在該位置形成擠壓型階區(qū)，使得該局部位置在以左旋走滑運(yùn)動(dòng)為主的情況下會(huì)伴有一定的逆沖運(yùn)動(dòng)分量。

(3)沙井段的斷錯(cuò)地貌和探槽剖面特征說(shuō)明其整段均為正-左旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，且正斷運(yùn)動(dòng)分量較大，主要是因?yàn)樵摱挝挥诠薰迬X段和中衛(wèi)小紅山段之間的斜列階區(qū)內(nèi)部，斷裂左旋走滑作用在階區(qū)位置形成伸展拉張構(gòu)造環(huán)境。同樣，中衛(wèi)小紅山段山前的一系列位錯(cuò)沖溝、高大的斷層陡坎和探槽剖面也都說(shuō)明該段為正-左旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，主要原因是中衛(wèi)小紅山段構(gòu)成了營(yíng)盤(pán)水拉分盆地的北側(cè)邊界斷層，處于伸展拉張構(gòu)造環(huán)境。最后，青山—孤山子段除斷錯(cuò)地貌特征指示其以左旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)為主外，在甘塘公路收費(fèi)站以南和孤山子北麓觀察到的2個(gè)剖面顯示斷層既有逆沖運(yùn)動(dòng)分量又有正斷運(yùn)動(dòng)分量，該斷層段在平面上為1條線性筆直的走滑斷層，幾何結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，出現(xiàn)不同運(yùn)動(dòng)性質(zhì)分量的原因可能是因?yàn)閿鄬用娈a(chǎn)狀近直立，時(shí)而N傾時(shí)而S傾所致。

從上面的分析可以看出，香山-天景山斷裂帶西段運(yùn)動(dòng)性質(zhì)發(fā)生變化的成因機(jī)制可以總結(jié)為以下3個(gè)方面： 1)階區(qū)構(gòu)造： 從香山-天景山斷裂帶西段平面幾何結(jié)構(gòu)上分析，其各次級(jí)段之間呈左階斜列展布，段與段之間形成階區(qū)(柴熾章等，2003；杜鵬等，2007)，斷裂的左旋走滑作用使得在階區(qū)位置形成拉分盆地以及局部拉張應(yīng)力環(huán)境，所以靠近階區(qū)附近及其內(nèi)部的斷層表現(xiàn)為正-左旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(圖7a)。2)尾端構(gòu)造： 在斷裂端部不同走向的斷裂和較老的地質(zhì)體分別構(gòu)成阻止破裂傳播的幾何與介質(zhì)障礙體(丁國(guó)瑜等，1993)，斷裂一盤(pán)在向前推擠過(guò)程中其前緣形成尾端擠壓構(gòu)造并吸收構(gòu)造變形(鄧起東等，1989；閔偉等，1991)，所以端部的斷裂多表現(xiàn)為逆-左旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(圖7b)。3)雙彎構(gòu)造： 在次級(jí)段內(nèi)部斷層走向連續(xù)2次發(fā)生彎曲變化后又大致沿原方向延伸時(shí)，中間彎曲段在斷裂左旋走滑作用下形成局部擠壓應(yīng)力環(huán)境，所以中間彎曲段表現(xiàn)為逆-左旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(圖7c)。

圖7　斷層幾何結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)性質(zhì)關(guān)系示意圖Fig. 7　Sketch map of the relationship between fault geometry and property.a 階區(qū)構(gòu)造，左行左階雁列結(jié)構(gòu)形成拉張應(yīng)力環(huán)境；b 尾端構(gòu)造，受障礙體(不同走向斷層)阻擋，形成擠壓應(yīng)力環(huán)境；c 雙彎構(gòu)造，斷層走向連續(xù)2次發(fā)生彎曲變化，在中間轉(zhuǎn)折部位形成擠壓應(yīng)力環(huán)境

圖8　天景山次級(jí)塊體運(yùn)動(dòng)模型Fig. 8　Kinematic model of Tianjingshan sub-block.Ⅰ塊體尾端形成拉張構(gòu)造環(huán)境；Ⅱ塊體前緣形成擠壓構(gòu)造環(huán)境；斷層深部幾何結(jié)構(gòu)特征參考*中國(guó)地震局地球物理研究所等，2003，黃河黑山峽段地震地質(zhì)補(bǔ)充論證工作報(bào)告?？傊?，斷層的幾何結(jié)構(gòu)特征是控制西段運(yùn)動(dòng)性質(zhì)發(fā)生變化的最主要原因。上述的3種因素同時(shí)存在，其中階區(qū)構(gòu)造則是影響西段運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的首要因素。(Gao et al.，2013；Wang et al.，2013；國(guó)家地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享中心，http: ∥data.cea-ies.ac.cn/CSEMP/default.aspx)

圖9　香山-天景山斷裂帶形成演化示意圖Fig. 9　Schematic diagrams illustrating the formation and evolution of the Xiangshan-Tianjingshan fault zone.

從陸內(nèi)塊體的運(yùn)動(dòng)特征分析，香山-天景山斷裂帶西段整體做正-左旋走滑運(yùn)動(dòng)的原因，可以歸結(jié)為天景山次級(jí)塊體向SEE向的運(yùn)動(dòng)(圖8)。在天景山次級(jí)塊體向SEE向運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中(Ganetal.，2007)，香山-天景山斷裂帶西段作為該次級(jí)塊體末端的邊界斷裂，不僅需要調(diào)節(jié)塊體邊界上的左旋走滑位移，同時(shí)還處于1個(gè)大的尾端拉張構(gòu)造環(huán)境。所以，斷裂不僅具有左旋走滑運(yùn)動(dòng)特征，還伴有明顯的正斷分量。

從斷裂的形成演化角度分析，香山-天景山斷裂帶經(jīng)歷了1個(gè)比較復(fù)雜的演化過(guò)程。香山-天景山斷裂帶東段具有明顯的2期演化過(guò)程： 1)新生代古近紀(jì)、新近紀(jì)及其以前，香山-天景山斷裂帶東段以較強(qiáng)烈的疊瓦狀向N逆沖活動(dòng)為主要特征，形成了以古生界和古近紀(jì)、新近紀(jì)紅色泥巖、砂礫巖構(gòu)成的基巖隆起(圖9a)；2)進(jìn)入第四紀(jì)，開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)槟?左旋走滑運(yùn)動(dòng)方式(國(guó)家地震局地質(zhì)研究所等，1990；閔偉等，1991；田勤儉等，2001；李天斌等，2005；張維岐等，2015；圖9b)。香山-天景山斷裂帶西段也大致經(jīng)歷了2個(gè)階段的發(fā)展演化過(guò)程： 1)大致在新近紀(jì)末期至第四紀(jì)初期，伴隨斷裂運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的轉(zhuǎn)換，首先形成沙井、中衛(wèi)小紅山和孤山子段，表現(xiàn)為上新統(tǒng)砂巖、泥巖構(gòu)成的小山包，以及小山包前緣上新統(tǒng)和第四系之間的斷層接觸關(guān)系(圖9b)；2)之后大致在早更新世末或中更新世初期，香山-天景山斷裂帶西段繼續(xù)向西側(cè)擴(kuò)展，形成景泰小紅山和罐罐嶺段，表現(xiàn)為下更新統(tǒng)礫巖構(gòu)成的小山包，以及下更新統(tǒng)和更年輕地層之間的斷層接觸關(guān)系(圖9c)。

因此，在青藏高原東北緣弧形構(gòu)造帶向北擴(kuò)展的過(guò)程中(Wangetal.，2013)，整個(gè)香山-天景山斷裂帶可能并不是同時(shí)期形成的，而是分為運(yùn)動(dòng)性質(zhì)顯著不同的2個(gè)階段，并表現(xiàn)為自東向西不斷側(cè)向擴(kuò)展的形成演化模式。

4　結(jié)論

香山-天景山斷裂帶西段上一系列沖溝、山脊和沖洪積扇等地質(zhì)地貌體的斷錯(cuò)特征以及在人工探槽和天然露頭剖面上觀察到的斷裂運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，共同揭示了整個(gè)西段主要以正左旋走滑運(yùn)動(dòng)為主，只在局部特定位置存在逆沖運(yùn)動(dòng)分量。

影響與控制香山-天景山斷裂帶西段運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的主要因素是斷裂的幾何結(jié)構(gòu)特征，可以分為3種類(lèi)型： 1)階區(qū)構(gòu)造： 斷層段與段之間呈左階斜列展布，斷裂的左旋走滑作用使得在階區(qū)位置形成拉分盆地以及局部拉張應(yīng)力環(huán)境，所以靠近階區(qū)附近及其內(nèi)部的斷層表現(xiàn)為正-左旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)；2)尾端構(gòu)造，當(dāng)在斷裂尾端出現(xiàn)阻止破裂傳播的障礙體時(shí)，斷裂一盤(pán)向前推擠在前端就會(huì)發(fā)生擠壓構(gòu)造變形，斷層表現(xiàn)為逆-左旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)；3)雙彎構(gòu)造： 在次級(jí)段內(nèi)部斷層走向連續(xù)2次發(fā)生彎曲變化后又大致沿原方向延伸并呈右階排列時(shí)，中間的彎曲段在斷裂左旋走滑作用下形成局部擠壓應(yīng)力環(huán)境，所以中間彎曲段表現(xiàn)為逆-左旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。

在青藏高原東北緣弧形構(gòu)造帶向N擴(kuò)展過(guò)程中，整個(gè)香山-天景山斷裂帶可能并不是同時(shí)期形成，而是分為運(yùn)動(dòng)性質(zhì)顯著不同的2個(gè)階段，并表現(xiàn)為自東向西不斷側(cè)向擴(kuò)展的形成演化模式。

致謝感謝閔偉研究員和審稿專(zhuān)家為本文提出寶貴的修改意見(jiàn)。

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CHANGES IN FAULT MOVEMENT PROPERTY AND GENETIC MECHANISM ON THE WESTERN SEGMENT OF THE XIANGSHAN-TIANJINGSHAN FAULT ZONE

LI Xin-nan1，2)LI Chuan-you2)ZHANG Pei-zhen1)WANG Xu-guang2)ZHANG Long-sheng2)

1)StateKeyLaboratoryofEarthquakeDynamics，InstituteofGeology，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100029，China2)KeyLaboratoryofActiveTectonicsandVolcano，InstituteofGeology，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100029，China

The Xiangshan-Tianjingshan fault zone is an important part of the arc tectonic zone in northeastern Tibet，whose eastern segment is characterized by primarily left-lateral slip along with thrust component. In contrast，the fault movement property on the western segment of the Xiangshan-Tianjingshan fault zone is more complicated. According to the offset geomorphic features and cross sections revealed by the trenches and outcrops，the western segment is mainly a left-lateral strike-slip fault with normal component，and only accompanied with reverse component at specific positions. To determine the genetic mechanism of fault movement property on the western segment，we obtained three main factors based on the integrated analysis of fault geometry: (1)Step-overs: the left-stepping parallel faults in a sinistral shear zone create extensional step-overs and control the nearby and internal fault movement property; (2)terminal structures: they are conductive to stop rupture propagation and produce compressive deformation at the end of the fault trace; and(3)double bends: strike-slip faults have trace that bends such that slip between two adjacent blocks creates a compressive stress and thrust fault. Additionally，the Tianjingshan sub-block moves to SEE and creates an extensional stress at the end of the sub-block associated with normal faults. It shows that the Xiangshan-Tianjingshan fault zone has a complex evolution history，which is divided into two distinctive periods and characterized by laterally westward propagating.

the western segment of the Xiangshan-Tianjingshan fault zone，offset geomorphic feature，fault movement property，genetic mechanism

10.3969/j.issn.0253- 4967.2016.03.018

2015-08-06收稿，2016-01-30改回。

國(guó)家自然科學(xué)基金(41172322，41472200)資助。

李傳友，研究員，E-mail: chuanyou@ies.ac.cn。

P315.2

A

0253-4967(2016)03-0732-15

李新男，男，1987年生，2014年于中國(guó)地震局地質(zhì)研究所獲構(gòu)造地質(zhì)專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位，現(xiàn)為在讀博士研究生，主要從事活動(dòng)構(gòu)造和新構(gòu)造方面的研究，E-mail: li_xinnan68@163.com。