• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

色尔腾山山前断裂东段与西段转折处构造演化特征

梁宽 马保起 田勤俭 刘韶

梁宽, 马保起, 田勤俭, 刘韶. 色尔腾山山前断裂东段与西段转折处构造演化特征[J]. 震灾防御技术, 2019, 14(3): 600-616. doi: 10.11899/zzfy20190313
引用本文: 梁宽, 马保起, 田勤俭, 刘韶. 色尔腾山山前断裂东段与西段转折处构造演化特征[J]. 震灾防御技术, 2019, 14(3): 600-616. doi: 10.11899/zzfy20190313
Liang Kuan, Ma Baoqi, Tian Qinjian, Liu Shao. Tectonic Evolution of the Turning Point of the Eastern and Western Section of the Seertengshan Piedmont Fault[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2019, 14(3): 600-616. doi: 10.11899/zzfy20190313
Citation: Liang Kuan, Ma Baoqi, Tian Qinjian, Liu Shao. Tectonic Evolution of the Turning Point of the Eastern and Western Section of the Seertengshan Piedmont Fault[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2019, 14(3): 600-616. doi: 10.11899/zzfy20190313

色尔腾山山前断裂东段与西段转折处构造演化特征

doi: 10.11899/zzfy20190313
基金项目: 

中国地震局项目“色尔腾山山前断裂1:5万活动断层填图” 201408023

详细信息
    作者简介:

    梁宽, 男, 生于1988年。博士研究生。主要从事活动构造方面的研究。E-mail:liangkuan18@126.com

    通讯作者:

    马保起, 男, 生于1965年。研究员。主要从事地震地质、第四纪地质和活断层方面研究。E-mail:mbq98@163.com

Tectonic Evolution of the Turning Point of the Eastern and Western Section of the Seertengshan Piedmont Fault

  • 摘要: 色尔腾山山前断裂位于鄂尔多斯块体西北角,控制着临河凹陷(河套盆地西部)的持续沉降。对色尔腾山山前断裂东段与西段转折处构造演化模式的研究,有助于提高对正断层演化规律和区域地震风险的认识。本文在研究区大比例尺活动断裂填图的基础上,通过对重点区域进行无人机微地貌的测量、探槽开挖、钻孔资料与第四纪测年等方法获取数据,并运用构造地质学、地貌学和沉积地层学等理论,综合探讨断层转折处的构造演化模式及地震危险性。通过研究认为,近东西走向的色尔腾山山前断裂西段与北西走向的东段间以三角状的转换斜坡相连。现今的转折点为应力的积累区,具有较高的地震风险。水平拉伸力的持续作用使断层不断向盆地一侧迁移,同时使断裂转折部位更加平滑。
  • 图  1  区域构造简图

    (a)鄂尔多斯块体周缘断陷盆地、活动断裂及M≥5.5中强地震分布图(改自邓起东(2007)),插图显示鄂尔多斯块体和青藏高原的相对位置;(b)河套盆地西部临河凹陷活动断层分布(震源机制解数据来自Harvard的CMT目录。Site 1:乌不浪口地貌观测点;Site 2:神华北地貌观测点;Site 3:德岭山地貌观测点)

    Figure  1.  Simplified regional tectonics of the study area

    图  2  山麓断层台地演化模式和冲沟出山口处洪积阶地形成示意

    (a)—(c)山麓断层台地演化模式(改自张世民等(2007));(d)—(h)冲沟出山口处洪积阶地形成示意图(改自何祥丽等(2015)

    Figure  2.  The evolution model of the piedmont fault platform and the formation of the diluvial terrace at the mouth of the gully

    图  3  乌不浪口点地质地貌解译图(Site 1)

    (a)乌不浪口点Google影像解译图。该处基岩断面与台地前缘最新活动断裂间台地宽度约为500—800m,台地前缘发育地裂缝;(b)横跨该地区的台地剖面图显示,一级台地P1高约13.9m,二级台地P2高约30.8m;(c)P1台地前缘与盆地过渡处发育断层垭口和地裂缝;(d)垂直于南侧地裂缝开挖的探槽剖面揭露了多条断层的存在。标志层M1和M2被多条断层所错断;(f)探槽地质剖面图,探槽揭露湖相地层形成之后仍在活动的10条断层F1—F10

    Figure  3.  Geological and geomorphological features at Wubulangkou site (Site 1)

    图  4  神华北地质地貌解译图(Site 2)

    (a)神华北地貌面解译图。该处发育三级台地P1、P2和P3;(b)在无人机测得的DEM中,提取的实测剖面显示,P1、P2和P3分别较盆底高出5.2m、12.1m和19m;(c)P1台地被人工开挖,露出断层面,断面平直有擦痕发育。P1下部湖相地层出露;(d)全新世废弃洪积扇被断层错断处发育线性陡坎,陡坎高度达2.85m

    Figure  4.  Geological and geomorphological features at Shenhuabei site (Site 2)

    图  5  德岭山地质地貌特征解译图(Site 3)

    (a)色尔腾山山前断裂东段延长线与该断裂西段相交于乌不浪口附近;(b)—(c)德岭山北,宽阔的台地前缘发育的2条地裂缝错断了田垄和水泥路面;(d)台地前缘地裂缝处发育2条断层陡坎;(e)垂直于南侧地裂缝开挖的探槽剖面(He等,2017);(f)探槽地质剖面图。Unit3及其以下地层明显被断层F1—F4错断,呈阶梯状分布

    Figure  5.  Geological and geomorphological features at Delingshan site (Site 3)

    图  6  色尔腾山山前断裂西段与东段转折处断层分布

    (a)色尔腾山山前断裂基岩断层分布位置,断裂西段过乌不浪口后继续向SEE方向延伸,与SE走向的东段断裂间以转折带相连,宽达12km;(b)色尔腾山山前断裂最新活动断层分布图。其中圐圙补隆段,为断层重叠区,形成了宽度较大的三角状台地面

    Figure  6.  Fault distribution at the turning point between the western and eastern segments of Seerteng Piedmont Fault

    图  7  水泉村钻孔联合剖面图(改自内蒙古自治区地质局水文地质队(1981)

    Figure  7.  Joint profile with drilling near Shuiquan village

    图  8  乌不浪口断层转折处构造演化模式图

    Figure  8.  Tectonic evolution pattern of fault turning point in Wubuloukou

    图  9  贺兰山东麓断裂苏峪口段断层分布

    Figure  9.  Fault distribution of the suukou section of the eastern foot fault of Helan mountain

    表  1  台地面及探槽光释光测年结果

    Table  1.   OSL dating ages of samples from terraces and trench

    采样点 U/μg·g-1 Th/μg·g-1 K/% 环境剂量率/ Gy·ka-1 等效剂量/ Gy 年代结果/ ka·BP 地貌位置
    东圈子村北 3.27 10.7 2.23 4.78 37.72±2.27 8.32±0.96 T1
    东圈子村北 2.28 9.86 2.08 4.20 41.09±4.46 9.79±1.44 T1
    西水北道 1.82 9.96 1.88 3.84 44.25± 1.58 11.54±1.23 T1
    乌加河东北 2.31 10.2 1.84 3.99 37.13±2.41 9.29±1.11 T1
    水泉村北 1.12 5.12 2.38 3.59 80.39±4.46 22.42±2.56 T2
    繁荣五社东 1.83 9.29 2.23 4.13 136.32±15.44 33.01±1.99 T2
    狼山口西 2.82 10.1 2.23 4.55 108.16±11.39 23.97±3.45 T2
    马卜子村北 1.54 11.4 1.79 3.79 165.13±16.93 23.25±2.88 T2
    阿拉盖兔西 1.18 6.04 2.19 3.51 184.78±9.32 52.69±5.90 T3
    西柳树泉子 2.08 8.21 2.41 4.30 309.82±28.31 72.05±9.76 T3
    水泉村北 1.4 5.21 2.28 3.60 217.40±18.61 60.34±7.94 T3
    大佘太镇东 1.65 11.4 2.28 4.01 286.35±26.71 71.38±9.76 T3
    八分子地 2.08 9.07 1.76 3.71 247.50±16.58 66.72±8.03 T3
    乌兰村 1.97 9.46 1.91 3.87 307.39±21.29 79.50±9.67 T3
    德岭山 1.53 7.34 1.73 3.30 98.30±3.85 29.81±3.20 探槽
    德岭山 1.04 4.65 2.27 3.35 125.16±13.50 37.40±5.50 探槽
    德岭山 0.66 3.45 2.5 3.28 144.62±18.44 44.03±7.13 探槽
    德岭山 0.932 5.32 2.16 3.22 107.68±14.64 33.45±5.64 探槽
    德岭山 1.08 5.26 2.27 3.41 130.97±10.31 38.37±4.88 探槽
    德岭山 1.55 7.87 2.19 3.84 5.78±0.48 1.51±0.20 探槽
    德岭山 1.04 6.33 1.72 2.99 66.55±6.23 22.25±3.05 探槽
    德岭山 0.773 4.9 2.1 3.07 214.67±13.24 69.88±8.21 探槽
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  • 陈发虎, 范育新, 春喜等, 2008a.晚第四纪"吉兰泰-河套"古大湖的初步研究.科学通报, 53(10):1207-1219. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=kxtb200810013
    陈发虎, 范育新, Madsen D.B.等, 2008b.河套地区新生代湖泊演化与"吉兰泰-河套"古大湖形成机制的初步研究.第四纪研究, 28(5):866-873. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dsjyj200805009
    陈桂华, 徐锡伟, 闻学泽, 等, 2006.数字航空摄影测量学方法在活动构造中的应用.地球科学-中国地质大学学报, 31(3):405-410. doi: 10.3321/j.issn:1000-2383.2006.03.020
    陈立春, 冉勇康, 常增沛, 2003a.色尔腾山山前断裂得令山以东段晚第四纪活动特征与古地震事件.地震地质, 25(4):555-565. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dzdz200304004
    陈立春, 冉勇康, 杨晓平, 2003b.色尔腾山山前断裂晚第四纪活动与破裂分段模型.中国地震, 19(3):255-265. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zgdz200303007
    邓起东, 程绍平, 闵伟等, 1999.鄂尔多斯块体新生代构造活动和动力学的讨论.地质力学学报, 5(3):13-21. doi: 10.3969/j.issn.1006-6616.1999.03.003
    邓起东, 陈立春, 冉勇康, 2004.活动构造定量研究与应用.地学前缘, 11(4):383-392. doi: 10.3321/j.issn:1005-2321.2004.04.005
    邓起东, 2007.中国活动构造图.北京: 地震出版社.
    董瑞树, 周庆, 冉洪流, 2007.历史地震考察中历史资料辨伪与查证.震灾防御技术, 2(1):50-57. doi: 10.3969/j.issn.1673-5722.2007.01.007
    国家地震局, 1988.鄂尔多斯周缘活动断裂系.北京: 地震出版社.
    何祥丽, 张绪教, 何泽新等, 2015.内蒙古狼山地区晚第四纪泥石流发育特征及其构造意义.地质通报, 34(9):1735-1748 doi: 10.3969/j.issn.1671-2552.2015.09.015
    何泽新, 张绪教, 贾丽云等, 2014.内蒙古狼山山前台地成因及其新构造运动意义.现代地质, 28(1):98-108. doi: 10.3969/j.issn.1000-8527.2014.01.009
    江娃利, 2003.内蒙狼山-色尔腾山山前活动断裂古地震事件识别及同震垂直位移.地壳构造与地壳应力文集, 45-52.
    江娃利, 邓起东, 徐锡伟等, 2004.1303年山西洪洞8级地震地表破裂带.地震学报, 26(4):355-362. doi: 10.3321/j.issn:0253-3782.2004.04.003
    雷启云, 柴炽章, 杜鹏等, 2015.1739年平罗8级地震发震构造.地震地质, 37(2):413-429. doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2015.02.006
    李建彪, 2006.河套盆地晚第四纪成湖环境变化与构造活动研究.北京: 中国地震局地质研究所.
    李彦宝, 冉勇康, 陈立春等, 2015.河套断陷带主要活动断裂最新地表破裂事件与历史大地震.地震地质, 37(1):110-125. doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2015.01.009
    李昭淑, 崔鹏, 2007.1556年华县大地震的次生灾害.山地学报, 25(4):425-430 doi: 10.3969/j.issn.1008-2786.2007.04.007
    龙建宇, 何仲太, 张浩等, 2017.色尔腾山山前断裂大后店-瓦窑滩段的地貌特征与分段.现代地质, 31(1):71-80. doi: 10.3969/j.issn.1000-8527.2017.01.006
    吕艳, 董颖, 冯希杰等, 2014.1556年陕西关中华县特大地震地质灾害遗迹发育特征.工程地质学报, 22(2):300-308. doi: 10.3969/j.issn.1004-9665.2014.02.021
    马保起, 李克, 吴卫民等, 1999.大青山河谷地貌特征及新构造意义.地理学报, 54(4):327-334. doi: 10.3321/j.issn:0375-5444.1999.04.005
    内蒙古自治区地质局水文地质队, 1981.内蒙古巴盟河套平原水文地质和土化学剖面图.中国地质资料局.
    冉勇康, 陈立春, 杨晓平等, 2003.鄂尔多斯地块北缘主要活动断裂晚第四纪强震复发特征.中国科学(D辑), 33(S1):135-143. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zgkx-cd2003z1015
    冉勇康, 王虎, 李彦宝等, 2012.中国大陆古地震研究的关键技术与案例解析(1):走滑活动断裂的探槽地点、布设与事件识别标志.地震地质, 34(2):197-210. doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2012.02.001
    宋方敏, 朱世龙, 汪一鹏等, 1983.1920年海原地震中的最大水平位移及西华山北缘断裂地震重复率的估计.地震地质, 5(4):29-38, 87.
    宋立胜, 1989.1556年华县8级大震死亡人数初探.灾害学, (4):68-72.
    王林, 田勤俭, 李德文等, 2011.京西北蔚县-广灵半地堑盆地南缘断裂带的断层生长研究.地震地质, 33(4):828-838 doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2011.04.008
    许冲, 田颖颖, 马思远等, 2018.1920年海原8.5级地震高烈度区滑坡编录与分布规律.工程地质学报, 26(5):1188-1195. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gcdzxb201805010
    徐锡伟, 于贵华, 马文涛等, 2002.活断层地震地表破裂"避让带"宽度确定的依据与方法.地震地质, 24(4):470-483. doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2002.04.001
    徐岳仁, 何宏林, 李文巧等, 2018.1303年洪洞地震宏观震中修订的新证据.地震地质, 40(5):945-966. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dzdz201805002
    杨晓平, 冉勇康, 胡博等, 2002.内蒙古色尔腾山山前断裂(乌句蒙口-东风村段)的断层活动与古地震事件.中国地震, 18(2):127-140. doi: 10.3969/j.issn.1001-4683.2002.02.002
    杨晓平, 冉勇康, 胡博等, 2003.内蒙古色尔腾山山前断裂带乌加河段古地震活动.地震学报, 25(1):62-71. doi: 10.3321/j.issn:0253-3782.2003.01.008
    张剑清, 潘励, 王树根, 2009.摄影测量学.2版.武汉: 武汉大学出版社.
    张世民, 任俊杰, 聂高众, 2007.五台山北麓第四纪麓原面与河流阶地的共生关系.科学通报, 52(2):215-222. doi: 10.3321/j.issn:0023-074X.2007.02.015
    张世民, 任俊杰, 罗明辉等, 2008.忻定盆地周缘山地的层状地貌与第四纪阶段性隆升.地震地质, 30(1):187-201 doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2008.01.013
    朱志澄, 1999.构造地质学.2版.武汉: 中国地质大学出版社.
    Ackermann R. V., Schlische R. W., Withjack M. O., 2001. The geometric and statistical evolution of normal fault systems:an experimental study of the effects of mechanical layer thickness on scaling laws. Journal of Structural Geology, 23(11):1803-1819. doi: 10.1016/S0191-8141(01)00028-1
    Angster S., Wesnousky S., Huang W. L., et al., 2016. Application of UAV photography to refining the slip rate on the pyramid lake fault zone, Nevada. Bulletin of the Seismological Society of America, 106(9):785-798. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=2130a9da35c5fc2267817b25bf01a605
    Conneally J., Childs C., Walsh J. J., 2014. Contrasting origins of breached relay zone geometries. Journal of Structural Geology, 58(58):59-68. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=52956a81c82e4e670cc8fe07e632f936
    Cowie P. A., Vanneste C., Sornette D., 1993. Statistical physics model for the spatiotemporal evolution of faults. Journal of Geophysical Research:Solid Earth, 98(B12):21809-21821. doi: 10.1029/93JB02223
    Cowie P. A., Sornette D., Vanneste C., 1995. Multifractal scaling properties of a growing fault population. Geophysical Journal International, 122(2):457-469. doi: 10.1111/j.1365-246X.1995.tb07007.x
    Crone A. J., Omdhal E., 1987. Directions in paleoseismology. US Geological Survey Open File Report, 87-683.
    Densmore A. L., Dawers N. H., Gupta S., et al., 2003. Landscape evolution at extensional relay zones. Journal of Geophysical Research:Solid Earth, 108(B5):ETG 11. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=10.1029/2001JB001741
    Densmore A. L., Gupta S., Allen P. A., et al., 2007. Transient landscapes at fault tips. Journal of Geophysical Research:Earth Surface, 112(F3):F03S08. http://d.old.wanfangdata.com.cn/NSTLQK/NSTL_QKJJ021767456/
    Faure Walker J. P., Roberts G. P., Cowie P. A., et al., 2009. Horizontal strain-rates and throw-rates across breached relay zones, central Italy:implications for the preservation of throw deficits at points of normal fault linkage. Journal of Structural Geology, 31(10):1145-1160. doi: 10.1016/j.jsg.2009.06.011
    Faure Walker J. P., Roberts G. P., Sammond P. R., et al., 2010. Comparison of earthquake strains over 102 and 104 year timescales:Insights into variability in the seismic cycle in the central Apennines, Italy. Journal of Geophysical Research:Solid Earth, 115(B10):B10418. doi: 10.1029/2009JB006462
    Fossen H., Rotevatn A., 2016. Fault linkage and relay structures in extensional settings-a review. Earth-Science Reviews, 154:14-28. doi: 10.1016/j.earscirev.2015.11.014
    Fraser C. S., Cronk S., 2009. A hybrid measurement approach for close-range photogrammetry. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 64(3):328-333. doi: 10.1016/j.isprsjprs.2008.09.009
    He Z. T., Ma B. Q., Long J. Y., et al., 2017. Recent ground fissures in the Hetao basin, Inner Mongolia, China. Geomorphology, 295:102-114. doi: 10.1016/j.geomorph.2017.07.008
    Johnson K., Nissen E., Saripalli S., et al., 2014. Rapid mapping of ultrafine fault zone topography with structure from motion. Geosphere, 10(5):969-986. doi: 10.1130/GES01017.1
    Long J. J., Imber J., 2012. Strain compatibility and fault linkage in relay zones on normal faults. Journal of Structural Geology, 36:16-26. doi: 10.1016/j.jsg.2011.12.013
    Lucieer A., de Jong S. M., Turner D., 2014. Mapping landslide displacements using structure from motion (SfM) and image correlation of multi-temporal UAV photography. Progress in Physical Geography:Earth and Environment, 38(1):97-116. doi: 10.1177/0309133313515293
    Middleton T. A., Walker R. T., Parsons B., et al., 2016. A major, intraplate, normal-faulting earthquake:The 1739 Yinchuan event in northern China. Journal of Geophysical Research:Solid Earth, 121(1):293-320. doi: 10.1002/2015JB012355
    Mildon Z. K., Roberts G. P., Walker J. P. F., et al., 2016. Active normal faulting during the 1997 seismic sequence in Colfiorito, Umbria:did slip propagate to the surface? Journal of Structural Geology, 91:102-113. doi: 10.1016/j.jsg.2016.08.011
    Peacock D. C. P., Sanderson D. J., 1991. Displacements, segment linkage and relay ramps in normal fault zones. Journal of Structural Geology, 13(6):721-733. doi: 10.1016/0191-8141(91)90033-F
    Peacock D. C. P., Sanderson D. J., 1994. Geometry and development of relay ramps in normal fault systems. AAPG Bulletin, 78(2):147-165.
    Peacock D. C. P., 2002. Propagation, interaction and linkage in normal fault systems. Earth-Science Reviews, 58(1-2):121-142. doi: 10.1016/S0012-8252(01)00085-X
    Snavely N., Seitz S. M., Szeliski R., 2008. Modeling the world from internet photo collections. International Journal of Computer Vision, 80(2):189-210. doi: 10.1007/s11263-007-0107-3
    Uysal M., Toprak A. S., Polat N., 2015. DEM generation with UAV photogrammetry and accuracy analysis in Sahitler hill. Measurement, 73:539-543. doi: 10.1016/j.measurement.2015.06.010
    Wallace R. E., 1981. Active faults, paleoseismology, and earthquake hazards in the western United States. In: Simpson D. W., Richards P. G., eds., Earthquake Prediction-An International Review. Washington, DC: American Geophysical Union, Maurice Ewing Series, 4: 209-216.
    Wang L., Tian Q. J., Li D. W., et al., 2013. Fault-growth pattern of the south margin normal fault of the Yuguang basin in northwest Beijing and its influencing factors. Acta Geologica Sinica, 87(3):707-719. doi: 10.1111/1755-6724.12082
    Westoby M. J., Brasington J., Glasser N. F., et al., 2012. 'Structure-from-Motion' photogrammetry:a low-cost, effective tool for geoscience applications. Geomorphology, 179:300-314. doi: 10.1016/j.geomorph.2012.08.021
    Yeats R., Prentice C. S., 1996. Introduction to special section:Paleoseismology. Journal of Geophysical Research:Solid Earth, 101(B3):5847-5853. doi: 10.1029/95JB03134
    Zhang H., He Z. T., Ma B. Q., et al., 2017. The vertical slip rate of the Sertengshan piedmont fault, Inner Mongolia, China. Journal of Asian Earth Sciences, 143:95-108. doi: 10.1016/j.jseaes.2017.04.014
    Zhang P. Z., Slemmons D. B., Mao F. Y., 1991. Geometric pattern, rupture termination and fault segmentation of the Dixie Valley-Pleasant Valley active normal fault system, Nevada, U.S.A. Journal of Structural Geology, 13(2):165-176. doi: 10.1016/0191-8141(91)90064-P
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  • 收稿日期:  2019-02-08
  • 刊出日期:  2019-09-01

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