地震地质 ›› 2022, Vol. 44 ›› Issue (6): 1351-1364.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.06.001
张伟恒1)(), 陈杰1,2),*(), 李涛1,2), 邸宁1), 姚远1,2)
收稿日期:
2022-02-21
修回日期:
2022-05-11
出版日期:
2022-12-20
发布日期:
2023-01-21
通讯作者:
陈杰
作者简介:
张伟恒, 男, 1993年生, 2022年于中国地震局地质研究所获构造地质学专业博士学位, 主要从事地震构造、 逆断层相关褶皱、 历史地震黄土滑坡、 水电工程地质研究, E-mail: zhangwh93@163.com。
基金资助:
ZHANG Wei-heng1)(), CHEN Jie1,2),*(), LI Tao1,2), DI Ning1), YAO Yuan1,2)
Received:
2022-02-21
Revised:
2022-05-11
Online:
2022-12-20
Published:
2023-01-21
Contact:
CHEN Jie
摘要:
褶皱陡坎是发育在褶皱活动轴面变形应变集中区的地貌陡坎。通过褶皱陡坎的几何形态及下伏基岩地层的产状可以约束活动褶皱的变形历史。文中在龙门山前陆冲断带南段三苏场背斜北段东翼向斜轴面附近的中更新世丹思冲积扇面上发现了与褶皱轴线平行、 坡向E的线性地貌陡坎。通过对该陡坎的详细野外调查, 结合利用地震反射剖面建立的几何学模型, 确定该陡坎是由于断展褶皱前翼向斜枢纽的迁移而形成的褶皱陡坎。利用横跨陡坎的条带地形剖面获取该段陡坎的最大高度为28~35m。根据褶皱陡坎的高度与下伏活动枢纽两侧地层的倾角(分别为10°~17°、 43°~57°)及深部隐伏三苏场逆断层缩短量间的定量几何关系, 估算丹思冲积扇形成以来背斜东翼的水平缩短速率约为0.1mm/a, 三苏场断层的扩展速率为(0.5+0.3/-0.1)mm/a, 背斜的总缩短速率为(0.3+0.2/-0.1)mm/a。利用褶皱陡坎获取活动褶皱晚第四纪变形量的方法, 为研究高剥蚀速率、 变形地貌面不连续的龙门山前陆冲断带的活动性提供了一种新的思路。
中图分类号:
张伟恒, 陈杰, 李涛, 邸宁, 姚远. 龙门山前陆冲断带南段三苏场背斜晚第四纪变形速率[J]. 地震地质, 2022, 44(6): 1351-1364.
ZHANG Wei-heng, CHEN Jie, LI Tao, DI Ning, YAO Yuan. LATE QUATERNARY SHORTENING RATE OF THE SANSUCHANG ANTICLINE, SOUTHERN LONGMEN SHAN FORELAND THRUST BELT[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2022, 44(6): 1351-1364.
图 1 断展褶皱前翼构造陡坎变形的运动学模型(据Li et al., 2015修改) a 断层陡坎变形模型; b 三角剪切断展褶皱陡坎变形模型; c 枢纽带迁移断展褶皱陡坎变形模型
Fig. 1 The kinematic model of structural scarp deformation in the forelimb of the fault-propagation-fold(modified from Li et al., 2015).
图 2 三苏场背斜及邻区的地质图及地震反射剖面的解译图 a 研究区的构造位置; b 龙门山南段前陆盆地的地质图; c 地震反射剖面及解译(修改自Li et al., 2013)。F1 长山镇断裂-褶皱带; F2 龙泉山断裂-褶皱带; F3 苏码头断裂; F4 三苏场背斜; F5 浦江-新津断裂(熊坡背斜); F6 龙门山山前断裂; F7 芦山断裂-褶皱带; F8 彭县-灌县断裂; F9 北川-映秀断裂; F10 茂汶-汶川断裂; F11 峨眉-烟峰断裂; F12 荥经断裂; F13 马边断裂带
Fig. 2 The geological map and the interpreted seismic reflection profile of the Sansuchang anticline and its surrounding area.
图 3 三苏场背斜的地质、 地形图与褶皱陡坎 a 三苏场背斜的地质图, 图中的三角形为前人的采样点位置及ESR年龄(姜大伟, 2017); b 三苏场东翼褶皱陡坎的DEM山影图; c 金牛河两岸实测地层产状及推测向斜活动轴面(黄线); d、 e 根据实测地层产状重建的测线1和测线2的构造横剖面, 陡坎发育在活动轴面处; f 三苏场背斜可能的几何模型(据Li et al., 2015), D为总缩短量, P为断层的传播量, 黑色实线代表活动轴面, 虚线代表固定轴面, 绿色箭头指示轴面的迁移方向, 蓝色实线为地表地形线; g 背斜前翼褶皱陡坎的几何模型(据Li et al., 2015)。图中黄色区域为现今陡坎下伏基岩地层, 灰色区域为该地层在沿向斜轴面发生迁移前的位置, H代表质点的抬升量即陡坎高度), S代表质点的水平位移量, L代表枢纽带的水平移动距离, θ1和θ2分别为枢纽带两侧地层的倾角
Fig. 3 The geological map, DEM and fold scarp of the Sansuchang anticline.
图 4 褶皱陡坎及下伏地层的野外照片 照片拍摄点位置见图3b。a、 b 不同镜向下的褶皱陡坎地貌; c 褶皱陡坎上升盘地层的露头剖面, 近地表为厚约1m的土黄色耕植土, 中部约10m为褐红色厚层块状富含黏土基质的砾石堆积, 与丹思冲积扇具有相同的沉积特征, 剖面下部为白垩系泥岩层, 地层产状E倾45°; d 陡坎下降盘下伏地层露头剖面, 表层为厚约0.5m的耕植土层, 其下为富含黏土基质的砾石堆积
Fig. 4 Field photos of the fold scarp, the hanging wall and the footwall strata.
图 5 横跨三苏场背斜及东翼褶皱陡坎的条带地形剖面 剖面线位置见图 3a, 条带剖面宽1 000m, 绿线、 蓝线与橙线分别为最小地形线、 平均地形线和最大地形线
Fig. 5 Swath profile across the Sansuchang anticline and its east limb fold scarp.
图 6 a-e三苏场背斜东翼褶皱陡坎的条带地形剖面; f 陡坎参数的提取方法 a-e分别对应图 3b中的p1-p5, 条带剖面宽1 000m, 剖面参数根据各条带剖面的最大地形线进行提取。 条带地形剖面的位置见图3b
Fig. 6 Swath profile of the fold scarp in the east limb of the Sansuchang anticline(a-e) and the extraction method of scarp parameters(f).
剖面 | 陡坎高度H /m | 实测宽度W /m | 实测坡度 /(°) | 水平缩短量S /m | 枢纽带水平迁移距离L /m | 理论坡度ϕmax /(°) |
---|---|---|---|---|---|---|
p1 | 12~13 | 170~206 | 3.8 | 7.7+1.0/-0.9 | 25.8+5.1/-2.8 | 34+6/-6 |
p2 | 21~22 | 319~357 | 3.8 | 13.2+1.8/-1.5 | 43.9+9.1/-4.5 | |
p3 | 38~40 | 376~413 | 5.9 | 23.9+3.4/-2.7 | 79.0+17.2/-7.3 | |
p4 | 34~35 | 226~263 | 9.0 | 21.2+2.2/-2.3 | 70.7+14.3/-7.5 | |
p5 | 28~34 | 282~319 | 7.2 | 18.9+3.0/-2.3 | 63.7+14.5/-7.8 |
表1 不同地形剖面褶皱陡坎的相关参数
Table1 Parameters of the fold scarps
剖面 | 陡坎高度H /m | 实测宽度W /m | 实测坡度 /(°) | 水平缩短量S /m | 枢纽带水平迁移距离L /m | 理论坡度ϕmax /(°) |
---|---|---|---|---|---|---|
p1 | 12~13 | 170~206 | 3.8 | 7.7+1.0/-0.9 | 25.8+5.1/-2.8 | 34+6/-6 |
p2 | 21~22 | 319~357 | 3.8 | 13.2+1.8/-1.5 | 43.9+9.1/-4.5 | |
p3 | 38~40 | 376~413 | 5.9 | 23.9+3.4/-2.7 | 79.0+17.2/-7.3 | |
p4 | 34~35 | 226~263 | 9.0 | 21.2+2.2/-2.3 | 70.7+14.3/-7.5 | |
p5 | 28~34 | 282~319 | 7.2 | 18.9+3.0/-2.3 | 63.7+14.5/-7.8 |
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