西南天山柯坪推覆系山前层状地貌10Be-26Al年龄及构造、气候指示意义

来源 :中国地震局地质研究所 | 被引量 : 4次 | 上传用户:zhz_8512
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柯坪塔格推覆系位于西南天山前陆构造最前缘,它的构造样式和演化过程是认识西南天山最新活动特征的关键。柯坪塔格推覆系山前广泛发育了期次不同的冲洪积台地,是局部气候波动及区域构造活动相关信息的重要记录。近年来区域内强震的密集复发,使天山南麓柯坪塔格推覆构造系晚第四纪以来的变形样式、形变速率及强震复发特征,得到了许多学者的关注。对于柯坪塔格推覆系区域地质结构及新生代以来的演化历史和大尺度的变形样式的相关认识已经十分成熟。因缺乏适合的年代学样品,冲洪积扇的年龄很难由常规测年手段直接测定。所以可靠年代学数据的不足已经严重影响了晚第四纪以来有关柯坪塔格山前褶皱—逆断裂活动构造特征和天山南麓气候演化规律定量研究的进展。宇宙成因核素地表暴露测年技术近年来取得的长足进步,为干旱地区地貌面暴露年代学的研究开辟了新的途径。本文取得主要的工作进展包括,在柯坪塔格推覆系山前选取了西克尔附近、三岔口附近和三郎塔格和奥兹格尔它乌塔格、萨尔干它乌塔格和五郎塔格等8个冲洪积台地最发育处为主要研究点。利用地表砾石混合样品的10Be、26Al暴露测年方法获取了21个冲洪积台地的表观年龄。为比较两种测年方案在研究区的适用性和结果的可靠性,其中4个冲洪积台地的暴露年龄由10Be深度剖面测年技术获得。通过对柯坪塔格推覆系山前影像解译及野外踏勘并结合宇宙成因核素测年结果,大致分析了柯坪塔格推覆系冲洪积台地演化过程与同时期构造活动和区域气候波动之间存在的关系,得到了以下几点认识:柯坪推覆系山前主要发育三期地貌面,分别为形成于49ka的全新世冲洪积台地、2040ka的晚更新世冲洪积台地和60100ka的残留冲洪积台地。皮羌断裂以东段的第一排和第二排褶皱背斜山前均发育有高度为0.81.2m、1.62m、34m的三级断层陡坎,第三排未见晚第四纪以来的活动证据;皮羌断裂以西前两排也存在同等规模的三级陡坎,第三排活动性较弱。柯坪推覆系皮羌断裂以西段褶皱背斜山变形以断层位错为主,西柯坪塔格西克尔处与奥兹格尔它乌塔格山前断层垂直滑动速率均为0.200.44mm/a,按对应的断层产状换算得到水平缩短速率为0.741.07mm/a之间。而东柯坪塔格山前三岔口处断层的垂直滑动速率稍低于萨尔干它乌塔格山前断层,分别为0.15±0.02mm/a和0.29±0.05mm/a,水平缩短速率分别为0.180.46mm/a和0.69mm/a。与三岔口处相反,萨尔干它乌塔格山前断层上盘抬升速率的最新记录明显增大。说明晚第四纪以来柯坪推覆构造系东段萨尔干它乌塔格山前褶皱—断裂的活动性逐渐增强。位于三郎塔格与五郎塔格的新生次级背斜,其顶部地貌面形成以来的平均缩短速率分别为1.149mm/a、1.077mm/a,且在T1级台地形成之后明显减小。说明柯坪推覆系东段地壳活动以背斜抬升为主,并伴有断层的活动对区域挤压应力的释放,且背斜活动性有减弱趋势。总体而言,柯坪推覆构造系晚第四纪以来的构造活动主要集中于前两排,且西段活动性略强于东段。在地表砾石混合样暴露测年中,冲洪积台地上堆积砾石中携带的继承性核素浓度是由现代冲沟样品中的核素浓度来估计的。对比两种测年方案处理过程和结果可以看出,地表混合样暴露测年方案更适合于测定研究区小规模冲洪积台地的暴露年龄。通过与河流阶地演化过程的对比和10Be深度剖面样的分析结果推断,逆断层活动造成的断层陡坎只有在冲洪积台地遭到废弃之后才能够保留。若将地表暴露测年结果用于限定断错冲洪积扇的断层活动时代,砾石样品记录的时间要略早于构造活动事件的发生时刻。与0.125Ma来古里亚冰芯、极地冰芯及深海的δ18O记录资料的对比结果表明,地表砾石混合样的10Be、26Al暴露年龄,尤其是10Be深度剖面样的拟合年龄结果暗示发育广泛发育的三期冲洪积台地的演化主要受气候因素的驱动。同时根据冲洪积台地的10Be暴露年龄与古里亚冰芯δ18O记录存在较好的一致性,推断该区域的气候波动与青藏高原地区气候演化存在更强的响应关系。虽然获得的冲洪积台地的暴露年代具有很好的序列特征,不同测年方案得到的结果也表现出很好的一致性。但也存在许多需要改进的地方:首先,得到的10Be与26Al年龄结果差异较大,表明将杂质含量较高的玉髓做为10Be-26Al暴露测年的目标样品仍然不够理想;其次,依据10Be与26Al估算的地表侵蚀速率还需要通过长期的实地观测予以确定;第三,获得的冲洪积台地形成的时间序列系理论均值,表观年龄值与真实值的差异有待考证;第四,以山前冲洪积台地为代表的微地貌对构造事件和区域气候波动的响应特征不够稳定,需要由更大范围的多个时间序列进行对比来提高结果的可信度;第五,目前得到的冲洪积台地的暴露年龄依然不能满足古地震事件的精细化定量研究的要求,需要进一步获取更加细致的时间序列来解决。
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