祁连山前逆冲断裂带古地震识别的关键技术研究

作     者：庞炜 

作者单位：中国地震局兰州地震研究所 

学位级别：硕士

导师姓名：何文贵

授予年度：2015年

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 070801[理学-固体地球物理学] 07[理学] 08[工学] 0708[理学-地球物理学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：逆冲断裂 古地震研究 关键技术 祁连山前 大柴旦断裂 榆木山断裂 

摘      要：青藏高原北部的祁连山地区是青藏高原变形和向北挤压扩展的最前缘,在祁连山前南北两侧及其北部的河西走廊发育了多条规模较大、活动性强,晚更新世以来活动特征明显的逆冲断裂,如大柴旦断裂、榆木山断裂、佛洞庙-红崖子断裂、金塔南山北缘断裂等。本文选取以上几条典型逆冲断裂为研究对象,结合前人已有研究成果,从野外断层陡坎的地貌表现形式,来确定探槽开挖的选点和探槽开挖的类型;通过断层在探槽剖面上的表现形式,分析古地震事件识别标志,古地震事件期次,测年样品采集等关键技术。归纳起来,祁连山前逆冲断裂古地震识别的关键技术要点如下:1.从研究区逆冲断裂航卫片解译看以看出,断裂一般在山前冲洪积扇或者沿山体边缘发育,可以比较清晰的看到断层陡坎呈线性展布特征。2.探槽开挖选点需要考虑以下两点:(1)地层出露方面:一般选择晚更新世和全新世地层发育较完整的地点,断层的最新活动能够被完整得记录下来,在地貌上一般选择河流的1、2级阶地、冲洪积台地且细粒物质沉积的点进行开挖。(2)断层性质(逆冲断裂)方面:在河流发育多级阶地的情况下,尤其是不同阶地上断层陡坎高度明显差异,也就是地貌上显示具有多次古地震活动的地点,探槽需要布设在较低的阶地上,如果发育多级陡坎,需要贯通开挖;断层陡坎发育在山前冲洪积扇上,需要在最多级陡坎发育的地点布设探槽。3.从探槽的规模方面进行考虑:探槽开挖中,一般进行单槽开挖即可,宽度以3-4m为宜。该区主要以冲洪积砾石沉积为主,阶梯形探槽的开挖会在阶梯弯折处堆积大量塌落物,极大的影响了探槽剖面的分析,不利于剖面的解译。4.对研究区逆冲断裂的剖面断层发育特征研究表明,断裂主要表现为逆断层直接断错、低角度挤压逆冲褶皱、多次古地震作用下的多陡坎变形、折曲位错变形以及相关组合样式等:(1)逆冲断层直接断错地表,一般利用断层与地层的切盖关系及崩积楔等进行判断,需要谨慎识别崩积楔的存在以及断层和位错量的隐形与尖灭;(2)逆冲推覆型断裂,由于断层断错至古地表,断层与地层的切盖关系、不同标志地层在断层两侧的位移差、断层两盘上相应地层的褶皱程度及坎前薄长状崩积楔都是低角度逆冲断层古地震事件识别的重要标志和方法;(3)折曲位错变形样式,地层的折曲变形类似于位错变形,但不具有标准的砾石定向排列,尤其是比较细粒的地层,要比粗大的砾石折曲现象更为明显,并且会在断层下盘发生挤压增厚的现象。多次古地震事件,不同标志地层在断层两盘的折曲位错量是不同的,偶尔会伴随着崩积楔的发育,可作为此种类型断裂古地震识别标志。5.祁连山前戈壁环境条件下,难以采集到碳屑等常规用于14C测年的样品,而光释光(OSL)测年结果不理想。实际操作中发现,泥炭或富含有机质的砂土也可用于14C测年,尤其需要重视断错层上下细粒薄层的发育,一般采用顺层刮取或者小范围内整体移取以满足测年要求。多数条件下,需要将14C测年与光释光测年结合应用。