构造与气候共同作用下天山北麓中更新世以来构造地貌演化过程

发布时间：2020-10-13 16:22

　　强烈的缩短构造变形使天山北麓地壳掀斜抬升，大规模的洪积砾石层和黄土堆积增加了地表高程，干旱化条件下局限在狭谷河道的下切使山麓地表总体保持稳定，在不同时间尺度上的构造变形与气候变化的共同作用下，天山得以向北扩展，继续着造山过程。天山北麓地壳有两种垂直方向上的变形方式，一是准噶尔南缘断裂带的逆冲推挤，二是岩层沿底部滑脱面向北运动，同时发生逆断裂和褶皱；由此天山北麓地壳自南向北掀斜抬升。在近东西向的水平方向上，第一排逆断裂‐褶皱带的清水河‐石梯子断裂仍在向西扩展，在地表上形成隆起；第二排逆断裂‐褶皱带的霍尔果斯褶皱、玛纳斯褶皱、吐谷鲁褶皱由中部开始，逐步向两侧扩展，最终连接成统一的褶皱隆起；第三排逆断裂‐褶皱带的独山子褶皱、哈拉安德褶皱、安集海褶皱也是由中部开始向两侧扩展，形成了三个孤立的褶皱隆起。由于准噶尔盆地地壳沿南东方向上向天山地壳的斜向俯冲和多层次消减，造成天山北麓地壳浅部岩层以褶皱和逆断裂的形式沿北西方向扩展。上游汇水盆地和下游洪积扇是一个耦合系统，中更新世以来，冰川剥蚀形成的大量松散物质贮积在山间，当遇到间冰期、间冰段、高温大降水等暖湿时期，山间松散物质搬运至主河道，并逐步搬运到山麓，形成洪积扇，组成了山麓堆积。由于中更新世以来持续的干旱化，坡麓地表径流小，剥蚀轻微，河流下切局限在狭谷式的深切河道中时行，侵蚀只占坡麓地表面积的10%，总体上地表比较稳定。天山北麓被逆断裂和褶皱隆起分隔为分隔盆地，一方面，各个分隔盆地面以阶梯式整体掀斜抬升；另一方面，变形隆起在分隔盆地前缘形成阻挡，使碎屑物质容易在分隔盆地中堆积下来，增加了盆地面的高度；由于地表剥蚀轻微，抬升和加积增高全部转换为地表隆起。随着地壳缩短，山前的构造隆起逐步缩短与天山之间的距离并与天山拼贴在一起，成为天山的一部分；同时由于构造隆起的向北扩展，准噶尔盆地南缘自南向北逐渐隆起成为山脉的一部分，天山得以向北扩展。天山北麓奎屯河的河流下切表明，河流下切是长时间尺度上的构造变形和干旱化，以及短时间尺度上的湿润气候变化共同作用的结果。长时间尺度上的构造变形为河流下切提供了坡度，而短时间尺度上的气候变化为河流下切提供了额外的水动力。末次冰期期间始于～30ka的高温大降水，水动力增强，山间物质被搬运到山前形成洪积扇，而后河流供给物减少，水动力主要用来下切河床，洪积扇被下切形成T3阶地。全新世早期～11ka是末次冰期之后的高温降水期，松散物质从奎屯河冲出来堆积在T2阶地的基座上，而后松散物质供给减少，在～10ka开始下切形成T2阶地。全新世以来，在越来越干旱的背景下，地表径流减小，松散物质难以搬运到下游，水动力几乎全部用来侵蚀河床，河流下切更为强烈；湿润期到来时，少量松散物质搬运到下游堆积下来，湿润期结束后，地表径流减小，河流中没有充足的松散物质，河床减小宽度以增强水动力，再次开始下切；因此，全新世以来天山北麓加剧的干旱化是河流强烈下切的主要原因。另外，天山北麓的逆断裂和褶皱变形为河床提供了额外的坡度，为水动力的多次下切提供了坡度条件，在褶皱变形部位形成了多级阶地。
【学位单位】：中国地震局地质研究所
【学位级别】：博士
【学位年份】：2013
【中图分类】：P931.2
【部分图文】：

逆断裂,褶皱,天山北麓,褶皱带

10 图 1.2 天山北麓逆断裂‐褶皱带，A 逆断裂和地震，B 逆断裂、褶皱和隆起。主要逆断裂：BAF 博阿断裂，SZF 准噶尔南缘断裂，QSF 清水河‐石梯子断裂，BTF博尔通谷断裂，HMTF 霍尔果斯‐玛纳斯‐吐谷鲁断裂，DAF 独山子‐安集海河断裂。主要褶皱及隆起：Ⅰ齐古褶皱，Ⅱ‐1 南安集海褶皱，Ⅱ‐2 霍尔果斯褶皱，Ⅱ‐3 玛纳斯褶皱，Ⅱ‐4 吐谷鲁褶皱，Ⅲ‐1 独山子褶皱，Ⅲ‐2 哈拉安德褶皱，Ⅲ‐3 安集海褶皱，UX 乌苏隆起，UT 托斯台隆起

展布,谷地

进行了遥感解译，该段断裂的总体展布和遥感解译分区图如图1.3 所示。断裂西段以右旋走滑为主要特征，西侧为隆起的台地和山脉，东侧为湖泊和洼地。阿拉湖西侧，断裂东侧，山前晚更新世冲、洪积扇规模较大，形成山前倾斜平原；沿断裂形成向NW方向敞开的楔形谷地，沿楔形谷地，NW 端宽，SE 端窄，断层西盘为上盘，东盘为下盘，上下盘之间的高程差向 SE 方向逐渐减小，在 SE 端部，断层下盘已经略高于断层上盘；这种由断层形成的楔形谷地，表明断层是一条倾滑断层，右旋走滑的同时，上盘逆冲，既有右旋效应，又有逆冲效应，逆冲效应使得上下盘之间的高差较大，走滑的端部效应使得下盘的 SE 端高于上盘，并在 NW 端形成较宽的谷地；穿过楔形谷地 NW 端的河流被右旋位错 278m

右旋走滑,晚更新世以来,湖西,展布