引用本文
姚生海, 盖海龙, 殷翔, 刘炜, 张加庆, 袁建新. 柴达木盆地北缘断裂(锡铁山段)的构造地貌特征与晚第四纪活动速率[J]. 地震地质, 2020,42(6): 1385-1400.
YAO Sheng-hai, GAI Hai-long, YIN Xiang, LIU Wei, ZHANG Jia-qing, YUAN Jian-xin. TECTONIC GEOMORPHOLOGY AND QUATERNARY SLIP RATE OF THE XITIESHAN SECTION OF THE NORTHERN MARGIN FAULT OF QAIDAM BASIN[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2020,42(6): 1385-1400.  
DOI:10.3969/j.issn.0253-4967.2020.06.008
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柴达木盆地北缘断裂(锡铁山段)的构造地貌特征与晚第四纪活动速率
姚生海1), 盖海龙1)),*, 殷翔1), 刘炜1), 张加庆1), 袁建新2)
1)青海省地震局, 西宁 810001
2)中国建筑材料工业地质勘察中心青海总队, 西宁 810018
*通讯作者: 盖海龙, 男, 1988年生, 工程师, 主要从事活动构造和古地震研究, E-mail: 919819700@qq.com。

〔作者简介〕 姚生海, 男, 1980年生, 2003年于兰州大学获地质工程专业学士学位, 高级工程师, 主要从事活动构造和古地震等研究, 电话: 13897260565, E-mail: shenghaiyao@sina.com。

收稿日期: 2020-03-05
基金项目: 青海省科技厅基础研究项目(2018-ZJ-746)和中国地震局地震科技星火计划项目(XH18051)共同资助
摘要

柴达木盆地北缘断裂是控制柴达木盆地东北部的边界活动断裂, 对其晚第四纪的活动性进行研究对于理解南祁连山地区的应变分配模式以及该地区断裂向柴达木盆地内部的挤压扩展过程具有重要意义。 文中通过遥感解译、 地质考察、 开挖探槽、 GPS地形剖面测量及OSL测年等开展了相关研究, 结果表明: 柴达木盆地北缘断裂锡铁山段的遥感影像线性特征明显, 存在一系列断层陡坎、 断层三角面、 水系扭错等地貌现象, 是一条以走滑为主、 逆冲为辅的全新世活动断裂。 综合分析锡铁山镇西和全集河东2处不同期次洪积扇的垂直位错以及相应地貌面的年龄, 并通过实测该区地貌面的水平、 垂直位错数据, 得到该断裂全新世晚期(3.2ka BP)以来的水平滑动速率为1.81~2.1mm/a, 平均逆冲速率为0.33~0.38mm/a。

关键词: 柴达木盆地北缘断裂; 锡铁山; 左旋走滑; 走滑断裂; 逆冲断裂; 活动速率
中图分类号:P315.2 文献标志码:A 文章编号:0253-4967(2020)06-1385-16
TECTONIC GEOMORPHOLOGY AND QUATERNARY SLIP RATE OF THE XITIESHAN SECTION OF THE NORTHERN MARGIN FAULT OF QAIDAM BASIN
YAO Sheng-hai1), GAI Hai-long1), YIN Xiang1), LIU Wei1), ZHANG Jia-qing1), YUAN Jian-xin2)
1)Qinghai Earthquake Agency, Xining 810001, China
2)Qinghai Branch of China National Geological Exploration Center of Building Materials Industry, Xining 810018, China
Abstract

The northern margin fault of Qaidam Basin(NMFQB)dominates the deformation of the northeastern part of the Qaidam Basin. The study on the Quaternary slip characteristics of NMFQB is of great significance to understand the regional strain-partitioning pattern for the south Qilian orogenic belt, and the extrusion process in the Qaidam Basin. In this paper, Quaternary activities of the fault are discussed based on the remote sensing interpretation, geological survey, trench excavation, GPS topographic profile measurement and OSL dating. The results show that the NMFQB has obvious linear characteristics from the remote sensing image of Xitieshan section. A series of geomorphic traces, such as fault scarps, fault facets, water system displacement, show that the Xitieshan section of the NMFQB is a Holocene active strike-slip fault with minor thrust. Four-stage alluvial fans were identified in the Xitieshan area. The DEM map shows a maximum horizontal displacement of 150m, 38m and 6.5m in the alluvial fan Fan3, Fan2 and Fan1, respectively. The geological age of Fan3 landform in the area obtained by OSL dating is(34.3±3.3)ka, the geological age of Fan2 landform is(11.6±1.0)ka, and that of Fan1 landform is(3.2±0.3)ka. Comparing with the analysis and collation results on the alluvial fans in the northern Qaidam Basin obtained by other researchers, the geological age of Fan3 alluvial fan in the northern Qaidam Basin is about 40ka, that of Fan2 is about 12ka, and the geological age of Fan1 is about 3.5ka. The age of the alluvial fan in the Xitieshan area is basically consistent with the development time of the alluvial fan in the region, indicating that the northern region of the Qaidam Basin was under a large-scale regional uplift during the same period, and the uplift activity was synchronous and recurrent.
Through GPS measurement of fault scarps across faults, the average height of the scarps formed in Fan1 is 1.2m. According to the geological dating of Fan1, the vertical movement rate is calculated to be 0.33~0.38mm/a. The average height of the scarps formed by the alluvial Fan2 is 2.35m. According to the geological dating of Fan2, the vertical movement rate is calculated to be 0.17~0.23mm/a.
We analyze the vertical displacement and related geomorphological ages of the two periods of alluvial fans at the two sites with one west to Xitieshan Town and one east to Quanjihe after measuring the horizontal and vertical displacement data of the geomorphic surface in this area. The Late Pleistocene strike-slip rate of this section is 3.55~4.72mm/a since 40ka and 2.68~3.65mm/a since 12ka, the Holocene strike-slip rate is 1.81~2.1mm/a since 3.2ka, and the Holocene vertical slip rate is 0.33~0.38mm/a. This amount of geological slip rate is consistent with the slip rate of 2~4mm/a from GPS observation.
According to the reverse “S” type structural system, natural profiles and trenching profiles of the northern margin fault of Qaidam Basin, it is believed that the fault was squeezed and uplifted by the Qilian Mountains block in the early stage, and the fault activity was mainly thrust, and in the latter stage, due to the impact of the Altun Tagh Fault, the fault activity takes the form of strike-slip. Controlled by the Altun Tagh Fault, North Qaidam Fault, the Elashan Mountain Fault and East Kunlun Fault, the Qaidam Basin behaves as a block rotating clockwise.

Keyword: the northern margin fault of Qaidam Basin; Xitieshan Mountain; sinistral strike-slip; strike-slip fault; thrust fault; activity rate
0 引言

青藏高原作为世界上最年轻、 最活跃的高原, 平均海拔高度在4 000m以上, 其目前主要的构造地貌特征都是50~60Ma BP以来印度板块和亚洲板块碰撞并持续隆升变形的结果。 柴达木盆地北缘断裂系是柴达木盆地内的一条大型区域性活动断裂系, 构成了柴达木盆地北部和祁连山的边界断裂, 总体沿NW延伸约700km(图 1), 对控制柴达木盆地和祁连山块体的构造变形起着非常重要的作用。 研究该断裂系晚新生代以来的构造活动, 对于认识和理解柴达木盆地构造演化的地球动力学机制具有重要意义。

图 1 研究区活动构造简图
a 青藏高原东北缘在青藏高原的位置; b 青藏高原东北缘区域构造。 1 全新世断裂; 2 晚更新世断裂; 3 隐伏断裂; 4 走滑断层; 5 逆断层; 6 研究范围Fig. 1 Sketch map of active structures in the study area.

柴达木盆地北缘断裂系与北祁连山北侧的祁连山前—河西走廊发育的一系列逆冲断裂带共同控制着祁连山南、 北两侧的构造变形活动, 是整个青藏块体北部最新构造变形过程中不可或缺的重要组成部分。 在这2个构造部位上, 历史及现今构造活动强烈, 发生过多次破坏性地震甚至大地震。 多年来, 研究人员对祁连山北侧的逆冲构造带开展了大量研究工作, 在构造变形方式、 地壳缩短速率、 最新活动性和构造演化等方面取得了丰硕成果(叶建青等, 1996; 戴俊生等, 2000; 王根厚等, 2001; 袁道阳等, 2004)。 自2003年德令哈6.6级地震(孙长虹等, 2012)发生以来, 该区域又在2008年、 2009年发生了6.3、 6.4级2次地震(Elliott et al., 2011; 马玉虎等, 2012; 温少妍等, 2016), 引起了广大研究者的高度关注, 很多学者对柴达木盆地北缘断裂系的大柴旦断裂(庞炜等, 2015)、 宗务隆山南缘断裂(刘小龙等, 2004; Shao et al., 2018; 董金元等, 2019)、 大柴旦-托素湖断裂(姚生海等, 2014; 杨丽萍等, 2017)等活动构造进行了比较细致的研究, 取得了一系列研究成果。 但目前对于柴达木盆地北缘断裂(锡铁山段)的研究成果极少, 仅限于对该地区进行遥感解译, 缺乏关于断裂活动时代、 运动特征、 活动速率等细致、 定量的研究工作。 笔者曾对柴达木盆地北缘断裂的活动构造进行了初步的遥感解译, 但未给出定量的运动学结果(姚生海等, 2014)。

锡铁山地区附近曾在1991—1993年、 1997—1999年发生过2次小震群, 尤其是1991年9月2日在锡铁山发生的MS5.1地震, 虽然没有造成人员伤亡, 但造成的经济损失超过270万元。 叶建青(1991)认为该段断裂是具有逆冲性质的左旋走滑断裂, 其最新活动时代可能约为10ka BP, 并估计其垂直活动速率> 2mm/a, 水平活动速率为8~15mm/a。 对于该断裂的活动时间和活动速率并没有明确、 可靠的数据支持, 其活动速率明显偏大。 除此以外, 尚未有学者对该条断裂的活动性、 活动速率等参数进行定量研究。

本研究在对高分辨率卫星遥感图像进行解译分析的基础上, 结合野外调查、 差分GPS测量、 微地貌测绘、 开挖探槽、 无人机低空摄影、 地质测年等方法对柴达木盆地北缘断裂(锡铁山段)晚第四纪活动构造地貌特征进行定量研究。

1 地质构造背景

研究区位于柴达木盆地北部, 北靠大柴旦-德令哈-乌兰凹陷, 南依柴达木盆地, 西接阿尔金山, 东临鄂拉山, 主要由几组不连续的山脉组成, 自NW向SE依次为赛什腾山、 绿梁山、 锡铁山、 阿木尼克山等。 区域内活动断裂比较发育, 主要由宗务隆山断裂、 大柴旦-托素湖断裂、 柴达木盆地北缘断裂、 柴达木盆地北中央断裂及柴达木盆地内的其他断裂组成。 其中, 柴达木盆地北缘断裂带是青藏高原北部一条重要的活动构造带, 其西起阿尔金山东段南麓的赛什腾山, 向SE终止于青海乌兰地区, 被鄂拉山断裂所截, 是柴达木盆地断陷区与北部祁连山断裂带的重要分界断裂, 由一系列近平行的断层组成, 相互间呈反 “ S” 形斜列关系(汤良杰等, 2002)。 该断裂带全长约为700km, 总体呈NW向, 由走向一致、 首尾错列的赛什腾山断裂、 绿梁山断裂、 大柴旦断裂、 锡铁山断裂和阿木尼克山断裂等组合而成。 其构造变形表现为逆冲断裂由北向南从基岩山向盆地内部挤压扩展, 形成一系列由山体向外依次变新的逆断裂-背斜带。 Yin等(2008)对柴达木盆地北缘地区的新生代构造演化开展了详细的研究, 认为柴达木盆地北缘断裂带受到阿尔金断裂的驱动, 经历了自西向东的扩展过程, 新生代地壳缩短向E逐渐变小。

2 几何展布及活动特征
2.1 几何展布

柴达木盆地北缘断裂带锡铁山段主要发育在锡铁山SW侧山前及山前冲洪积平原, 自锡铁山镇西起, 向SE经锡铁山镇、 穿全集河, 呈NWW向展布, 在全集河以东逐渐转为NW向, 断裂全长约60km(图 2)。 断裂在锡铁山镇西至全集河一带地貌特征明显, 呈不连续的线性特征, 发育明显的断层三角面、 断层陡坎、 水系扭错、 断层凹槽等构造地貌, 受断裂控制在全集河处的左旋位移达420m。 断裂带NE侧为上元古界变质岩组成的中高山地貌, SW侧为新生界洪积扇和戈壁平原, 隆起区与沉降区的高差强烈, 地貌分界线突出, 其高差达600~700m, 山前发育多期洪积扇。 在锡铁山镇西和全集河东2个考察点, 断裂在洪积扇扇面形成明显的断层陡坎、 水系扭错等现象。 断裂在全集河以东—阿木尼克山段发育不明显, 在遥感影像、 地质考察结果中未见明显的最新活动迹象。

图 2 锡铁山地区的地质构造图
1 震旦系; 2 奥陶系; 3 石炭系; 4 古近系; 5 新近系; 6 侵入岩; 7 下更新统砂砾岩; 8 上更新统砾石层; 9 全新统风成砂; 10 全新统砾石层; 11 全新统湖相淤泥; 12 走滑断层; 13 逆冲断层; 14 考察点; 15 水系Fig. 2 Geological structure map of Xitieshan Mountain area.

2.2 断错地貌特征

活动构造地貌特征是地质构造格局的基本反映, 是新构造运动中断裂活动、 块体运动和侵蚀风化作用的综合结果。 遥感解译表明, 锡铁山山前发育多期洪积扇(图 3), 断裂使不同时期的洪积扇发生断错, 形成陡坎与反向陡坎(图 4), 并造成沿线水系、 地质体左旋位移等(图 5)。

图 3 锡铁山镇西发育的洪积扇Fig. 3 Alluvial fan developed in the west of Xitieshan town.

图 4 锡铁山镇西考察点的地貌特征
红色箭头位置为断裂位置, 蓝线为季节性河流Fig. 4 Geomorphic characteristics of investigation site on the west of Xitieshan town.

图 5 断裂沿线左旋位移照片
红色箭头位置为断裂位置, 蓝线为季节性河流Fig. 5 Photos of left-lateral displacement along the fault.

2.2.1 锡铁山镇西考察点

该考察点位于锡铁山镇NW 6km处, 遥感影像显示断裂在该处的线性特征明显(图 6), 呈NNW向展布, 主要发育在山前冲洪积扇后缘。 冲沟、 水系发育, 水系、 地质体有明显的左旋走滑特征, 其最大位移量达150m。 断裂断错了不同时期的山前洪积扇, 形成长约1 000m、 高度不等的断层反向陡坎(图 5)。 由于存在反向陡坎, 水系发育较多的断头河。

图 6 锡铁山镇西的影像(a)及解译图(b)
红色箭头为陡坎位置, 黄色虚线为GPS测线Fig. 6 The image of western Xitieshan town(a)and its interpretation(b).

在该段选择锡铁山山前线性特征明显的断层为研究对象, 结合Google Earth遥感影像、 无人机低空摄影、 野外实地调查, 发现该处共发育4期洪积扇(图 3)。 洪积扇Fan4为最老的一期洪积扇, 由于剥蚀作用, 只剩一些残丘分布于远端的洪积扇Fan3之上, 发育不广泛, 呈现明显的二元结构, 上部为薄层砾石层, 下部为新近系泥岩基座, 由于沉积颗粒较粗未能采集到该扇面的OSL释光样品。 洪积扇Fan3为该区的次一级老洪积扇, 在遥感影像上呈土黄色, 该洪积扇较Fan4发育更为广泛, 呈现明显的二元结构, 上部为薄层砾石层, 下部为新近系泥岩基座, 在洪积扇后缘的拔河高度约为8~10m。 选取含粉—细砂细颗粒物质较多、 岩性均匀、 层理发育的沉积夹层作为采样层位, 在Fan3洪积扇上采集到多组OSL样品。 样品XTSX-01、 XTSX-02、 XTSX-04和XTSX-05采集于TC1沟壁上的粉细砂夹层, 其年龄结果为(32.7±3.3)ka、 (31.8±2.9)ka、 (39.1±3.2)ka和(33.7±3.6)ka, 该地质测年结果可以代表洪积扇Fan3的形成年代。 调查该处及锡铁山较大范围的洪积扇发育情况并分析认为, 该考察点Fan2洪积扇侵蚀严重, 划分不出Fan2洪积扇。 洪积扇Fan1为该区最新一期洪积扇, 在遥感影像上呈现的颜色较深, 由于发生了左旋走滑, 水系被明显扭错, 形成较多断头河。 在多条地形剖面上所获得的断层的陡坎高度为1.2m、 1.0m、 1.2m和1.3m, 均值为1.2m(图 7)。 为限定洪积扇的废弃年代, 选取含粉—细砂细颗粒物质较多、 岩性均匀、 层理发育的沉积夹层作为采样层位。 在Fan1上采集到多组光释光样品, 样品XTSD-01和XTS-02采集于TC2、 洪积扇冲沟壁上的粉细砂夹层, 其年龄结果为(3.1±0.3)ka和(3.3±0.3)ka, 该地质测年结果可以代表洪积扇Fan1的形成年代。

图 7 锡铁山镇西断层陡坎的实测高度图Fig. 7 Measured height of fault scarp west of Xitieshan Town.

探槽1(图 8)位于锡铁山西考察点西端的Fan3洪积扇上, 地理坐标为(37.372 4°N, 95.510 4°E), 探槽长22m, 宽3m, 深3~4m, 走向为230°。 在该探槽至少发育2组逆冲断层, 倾角为55°~65°, 倾向为45°~58°, 断层逆冲至Fan3洪积扇顶部, 形成反向陡坎。 剖面还揭露2组近直立的断裂, 断裂之间的地层呈断陷状沉积, 经研判确定为断裂走滑活动所致。 OSL地质测年结果表明断层发育于Fan2洪积扇, 并贯穿到顶, 表面有薄层风积沙掩埋。

图 8 锡铁山镇西探槽(TC1)的剖面图(a)及解译图(b)Fig. 8 Section(a)and interpretation(b)of exploratory trench(TC1)on the west of Xitieshan town.

探槽2(图 9)位于锡铁山镇西考察点东端, 地理坐标为(37.368 9°N, 95.513 4°E), 探槽长15m, 宽3m, 深3~4m, 走向为220°。 分析认为探槽内发育2组断层, 其中一组为逆冲断层, 倾角为55°, 倾向为230°, 另外一组发育2条断裂, 其倾角近直立, 形成漏斗型断层楔。 2组断层都基本贯穿到顶, 在地表形成高约50cm的断层反向陡坎, 对上覆地层的细砂颗粒进行OSL测年, 得到其年龄分别为(2.2±0.2)ka和(3.3±0.3)ka。

图 9 锡铁山镇西探槽(TC2)的剖面图(a)及解译图(b)Fig. 9 Section(a)and interpretation(b)of exploratory trench(TC2)on the west of Xitieshan town.

2.2.2 全集河东考察点

全集河东考察点位于全集河以东约2.6km处, 断裂在洪积扇上形成长约280m的断层陡坎, 陡坎走向为110°, 高约2~3m(图 10)。 在该处可划分出3期洪积扇(图 11), 洪积扇Fan2是相对较老的洪积扇, 其影像颜色较浅, 扇面上冲沟发育, 冲沟深达3~5m, 地层为砾石层堆积, 其下未见新近系泥岩出露。 断裂在洪积扇Fan2形成长约230m和55m的2处断层陡坎, 走向为112°, 通过GPS测量地形剖面所获得的断层陡坎高度为2.7m和2.5m、 2.4m和1.8m, 均值为2.35m(图 12), 分析确认存在2组断层陡坎, 表明该断裂存在多期活动的特点。 在洪积扇Fan2开挖的探槽沟壁上采集2组粉细砂夹层进行OSL测年(QJH-03和QJH-05), 结果显示该洪积扇形成于晚更新世晚期, 该洪积扇在锡铁山山前发育较为广泛, 比最新洪积扇高3~5m。

图 10 地貌上形成的断层陡坎Fig. 10 Fault scarp landform.

图 11 全集河东考察点的影像(a)及解译图(b)
红色箭头为陡坎位置, 黄色虚线为GPS测线Fig. 11 Survey point image(a)and interpretation map(b)on the east of Quanji River.

图 12 全集河东断层陡坎实测图Fig. 12 Measured map of fault scarps on the east side of Quanjihe River.

洪积扇Fan1的影像颜色较Fan2深, 扇面水系发育, 冲沟较浅, 多数在1m以浅。 由于最新洪积扇的侵蚀, 地貌面不完整, 呈零星分布, 主要为砾石层堆积, 砾石磨圆度一般。 断裂在该扇面没有形成明显的迹象, 只能在无人机低空摄影的DOM图中隐约看到, 地表迹象不明显。

在该考察点开挖一处探槽, 探槽位于洪积扇Fan2的后缘, 断裂在该处地貌上形成3组断层陡坎。 为了获取更多的断层信息, 我们选在在陡坎发育最多的位置开挖探槽, 探槽的地理坐标为(37.236 5°N, 95.669 6°E), 走向近EW, 长30m, 宽3m, 深4~2m, 探槽垂直于断层陡坎。 探槽剖面揭露该处发育的多组倾角较大、 倾向SW的断裂, 尤其是断裂f1、 f2直接贯穿到顶。 断裂f5呈逆冲性质, 倾向为50°, 倾角为40°, 但未能贯穿到顶, 在上覆粉细砂中采集的QJH-05样品的OSL测年结果表明其为晚更新世晚期活动断裂。 分析该剖面认为该断裂现阶段以走滑为主, 表现为拉张形式, 故倾角近直立。 剖面所揭示的构造与地貌现象完全吻合(图 13)。

图 13 全集河东探槽的剖面图(a)及解译图(b)Fig. 13 Section(a)and interpretation(b)of exploratory trench on the east of Quanjihe River.

2.3 运动速率的厘定

滑动速率是断裂运动学特征的重要参数之一。 通过对构造地貌的测量和复原, 选择合适的地貌面年龄, 可获得断裂的变形量与地貌开始变形的年龄, 从而可获得断裂滑动速率, 反映断裂的位移特征、 运动强度及活动方式等。

通过考察发现断裂沿线的多处冲沟、 水系有明显的左旋走滑。 基于冲沟、 水系的GPS测量数据及无人机低空摄影DEM图提取水系、 冲沟、 地质体等的走滑数据, 对比水系、 冲沟的最大左旋位移以计算不同地貌面的水平走滑速率, 得到洪积扇Fan1的最大水平位移为6.5m, Fan2的最大水平位移为38m, Fan3的最大水平位移为150m, 全集河累计位移达420m(图 14)。 为限定洪积扇的废弃年代, 选取含粉—细砂细颗粒物质较多、 岩性均匀、 层理发育的沉积夹层作为采样层位。 在洪积扇Fan1地貌面采集2组OSL地质测年样品(表1), 其年龄为(3.1±0.3)ka和(3.3±0.3)ka, 计算得到其水平活动速率为1.81~2.1mm/a。 在洪积扇Fan2地貌面采集3组OSL测年样品(表1), 其年龄分别为(11.2±0.9)ka、 (10.4±1.1)ka和(13.2±1.0)ka, 计算得到其水平活动速率为2.68~3.65mm/a。 在洪积扇Fan3地貌面采集4组OSL测年样品(表1), 其年龄分别为(32.7±3.3)ka、 (31.8±2.9)ka、 (39.1±3.2)ka和(33.7±3.6)ka, 得到的水平活动速率为3.55~4.72mm/a。

图 14 锡铁山山前不同洪积扇、 阶地的左旋位移
a Fan1的左旋位移; b Fan2的左旋位移; b Fan3的左旋位移; d 全集河的左旋位移Fig. 14 Sinistral displacement of different piedmont alluvial fans and terraces of Xitieshan Mountain.

表1 OSL样品的测年数据 Table1 Results of OSL dating

跨断层对断层陡坎进行GPS测量(图 7, 12)发现, 在洪积扇Fan1形成的陡坎平均高度为1.2m, 根据洪积扇Fan1的地质测年结果计算得到断裂的垂直活动速率为0.33~0.38mm/a。 断裂在洪积扇Fan2处形成的陡坎平均高度为2.35m, 根据洪积扇Fan2的地质测年结果计算得到断裂的垂直活动速率为0.17~0.23mm/a。

3 结论与讨论

本研究通过柴达木盆地北缘断裂(锡铁山段)的野外地质调查和地质测年结果, 获得了该断裂的构造地貌特征、 空间几何展布, 运动特征及运动特性。 结合断错标志和地貌面年代, 获得了断裂晚更新世以来的滑动速率, 并得到以下几点认识:

(1)柴达木盆地北缘断裂(锡铁山段)是一条全新世活动断裂, 断裂以左旋走滑为主, 兼具逆冲性质。 断错地貌发育, 形成一系列水系扭错、 断层陡坎及断层三角面等, 在锡铁山地区识别出了4期洪积扇。 基于DEM图提取到Fan3洪积扇的最大水平位移为150m, Fan2洪积扇的最大水平位移为38m, Fan1洪积扇的最大水平位移量为6.5m。 OSL测年得到的该区Fan3地貌面的地质年龄为(34.3±3.3)ka, Fan2地貌面的地质年龄为(11.6±1.0)ka, Fan1地貌面的地质年龄为(3.2±0.3)ka。 对比其他学者(董金元等, 2019)对柴达木盆地北部地区洪积扇研究成果的分析、 整理, 认为: 柴达木盆地北部地区Fan3洪积扇的地质年龄约为40ka, Fan2洪积扇的地质年龄约为12ka, Fan1洪积扇的地质年龄约为3.5ka。 锡铁山地区洪积扇的年龄也基本符合区域洪积扇的发育时间, 说明柴达木盆地北部地区在同一时期内呈大范围的区域性隆升, 隆升活动具有同期性和复发性。

(2)柴达木盆地北缘断裂(锡铁山段)晚更新世(40ka BP)以来的水平活动速率为3.55~4.72mm/a; 全新世早期(12ka BP)的水平活动速率为2.68~3.65mm/a, 垂直活动速率为0.33~0.38mm/a; 全新世晚期(3.2ka BP)以来的水平活动速率为1.81~2.1mm/a, 垂直活动速率为0.17~0.23mm/a。 水平和垂直活动速率的大小不同佐证了地质调查发现的断裂以走滑为主、 逆冲为辅的特征。 40ka BP以来断裂的水平活动速率呈现降低趋势, 垂直活动速率变化不大, 说明断裂活动有所减弱。 通过对比李建彪等(2006)总结的青藏高原GPS观测数据, 分析认为柴达木盆地北缘断裂带呈左旋走滑兼逆冲性质, 滑动速率一般为2~4mm/a。 本文通过地质方法计算得到的活动速率基本与GPS观测数据吻合。

(3)通过柴达木盆地北缘断裂带反 “ S” 形构造体系及天然剖面、 探槽剖面认为, 柴达木盆地北缘断裂早期受祁连山块体的挤压隆升, 断裂活动主要以逆冲为主, 后期受阿尔金断裂影响, 断裂活动表现为走滑形式。 受阿尔金断裂、 柴达木盆地北缘断裂、 鄂拉山断裂、 东昆仑断裂所控制, 柴达木盆地成为顺时针旋转的块体。

致谢 本文中的释光年龄由中国科学院青海盐湖研究所盐湖化学分析测试中心测试; 中国地震局地壳应力研究所徐锡伟研究员、 甘肃省地震局袁道阳研究员、 陕西省地震局冯希杰研究员在室内及野外工作中为本研究提供了指导; 审稿专家为本文提出了宝贵的意见和建议。 在此一并表示感谢!

参考文献
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