大柴旦—托素湖斷裂帶遙感解譯及其晚更新世活動特征研究*

姚生海，黃 偉，姜文亮，王 鑫

(1.青海省地震局，青海西寧810001;2.中國地震局地殼應力研究所，北京100085)

0 引言

青藏高原在新生代逆沖推覆構造變形、地殼縮短增厚和高原隆升過程中具有自高原腹地向周邊地區擴展趨勢。新生代晚期逆沖推覆構造運動主要發生于青藏高原周緣地區，如青藏高原南側喜馬拉雅山前中新世早期發育主中央逆沖斷裂、中新世中晚期發育主邊界逆沖斷裂、第四紀發育主前緣逆沖斷裂 (吳珍漢等，2007b)。大量觀測資料表明，青藏高原北側柴達木盆地北緣地區發育多期逆沖推覆構造，新生代逆沖推覆構造運動對柴達木盆地形成演化具有重要的控制作用(吳珍漢等，2007a)。自北西向南東主要包括大柴旦—宗務隆山斷裂、柴達木盆地北緣斷裂、大柴旦—托素湖斷裂、宗務隆山南緣斷裂等 (袁道陽，2003)，眾多的逆沖推覆構造晚更新世以來活動強烈，曾發生多次破壞性地震。自2003年德令哈西6.6級地震以來，德令哈至大柴旦地區發生3次6級以上地震，青海省地震局等相關單位進行了震后地質調查，認為其發震斷裂為大柴旦—宗務隆山斷裂①青海省地震局.2003.2003年4月17日德令哈西6.6級地震科學考察報告.(孫洪斌等，2003;李智敏等，2010)，但2003年德令哈6.6級地震的余震分布與大柴旦—托素湖斷裂帶方向基本一致。本文通過遙感解譯、野外地質調查等，在大柴旦—托素湖一帶發現第四紀最新活動的重要證據，認為大柴旦—托素湖斷裂晚更新世以來活動強烈，可能是發生多次破壞性地震的發震構造。

1 大柴旦—托素湖斷裂帶概述

大柴旦—托素湖斷裂帶西起大柴旦北部山前地帶，向東南方向延伸經莫和灘南緣、石底泉槽地、可魯克湖東南，全長210 km左右，總體走向呈北西—東西—南東，為一平臥的反“S”型，走向呈舒緩波狀，貫穿并利用了柴北緣褶帶、歐龍布魯克臺隆中原有的凹陷和斷裂形跡而具有新構造運動特點 (青海省地質礦產局，1991)。

大柴旦—托素湖斷裂帶西段起始于大柴旦東北部山前地帶，向東南方向延伸經莫和灘南緣，由多條不連續的次級斷層組成，主要控制前白堊(AnK)系的分布。斷裂中段西起大煤溝附近，向南東經羊腸子溝口的無名泉、雷達站，沿歐龍布魯克山北緣向東延伸，經俄博山、懷頭他拉煤礦、南泉水梁，終止于托素湖東南。東段由一條基本連續的骨干斷裂組成，主要發育在中新統及上新統之中，局部隱伏于第四系之下 (青海省地質局，1978a，b)(圖 1)。

2 大柴旦—托素湖斷裂帶遙感解譯特征

大柴旦—托素湖斷烈帶航衛片解譯表明，沿斷裂帶巖體破碎，山緣高差界線平直，斷層三角面、埡口、斷層谷地發育。斷裂西段彎曲，中、東段延伸相對舒展，總體呈NWW向展布，傾向SW，傾角74°左右，具有強烈的擠壓逆沖特征。

大柴旦—托素湖斷裂西段西起大柴旦鎮東北附近，向東南經大柴旦水泥廠向東至綠草山煤礦，斷裂帶轉為近東西向展布。在大柴旦鎮東北，該斷裂斷錯山前沖洪積扇，形成高約0.8～1.2 m的斷層陡坎，陡坎走向NW，垂直于山前洪積扇，但未能在沖溝內發現斷錯跡象 (圖2)。

在大柴旦東南山前地帶出現平直斷層陡坎地貌 (圖3)，河流發生下切侵蝕，而側向侵蝕作用較弱，因而谷坡較陡，河谷成深切“V”字型，反映了該區段構造活動性比較強烈。

大柴旦—托素湖斷裂斷裂中段西起大煤溝附近，向南東經羊腸子溝口的無名泉、雷達站，沿歐龍布魯克山北緣向東延伸，經俄博山、懷頭他拉煤礦、南泉水梁，終止于連湖東南。在綠草山煤礦至新生煤礦附近，斷裂走向轉為北西向，遙感影像中山前線性斷層三角面非常清晰 (圖4)。

由綠草山煤礦向東至可魯克湖西，斷裂出現分支現象，分別為南部的山前斷裂及北側的斷裂，共同控制了中間的背斜構造 (圖5)。在可魯克湖西，遙感影像中構造地貌特征比較清晰，沿斷裂帶發育有洪積扇、斷層陡坎、破裂帶等微地貌特征，并多處呈現一定的負地形沉積盆地，對盆地的形成和發展具有強烈的控制作用;斷裂在地貌上產生了非常清晰的洪積扇陡坎地貌，沿北西方向展布 (圖6)，陡坎前緣洪積扇規模較小。在可魯克湖與托素湖之間，斷層控制了兩湖之間的分界線，形成了線性陡坎地貌，斷裂兩側湖泊沉積環境及地形地貌具有明顯的差異 (圖7)。

圖3 大柴旦—托素湖斷裂山前陡坎地貌Fig.3 Piedmont scarp geomorphology of the western segment of Dachaidan-Tuosu Lake Fault

圖4 大柴旦—托素湖斷裂中段山前陡坎地貌Fig.4 Piedmont scarp geomorphology of the middle segment of Dachaidan-Tuosu Lake Fault

圖5 大柴旦—托素湖斷裂帶控制的背斜構造Fig.5 The anticline structure under the control of Dachaidan-Tuosu Lake Fault

圖6 可魯克湖西部陡坎地貌Fig.6 The scarp geomorphology of the western part of Keluke Lake

圖7 可魯克湖與托素湖之間陡坎地貌Fig.7 Scarp geomorphology between Keluke Lake and Tuosu Lake(red dotted line is the location of interpret fault)

大柴旦—托素湖斷裂東段由一條基本連續的骨干斷裂組成，主要發育在中新統及上新統之中，局部隱伏于第四系之下。在托素湖和尕海湖之間，由于湖相沉積所覆蓋而呈半隱伏狀態，斷裂帶遙感影像線性不是很明顯。不過斷裂帶的發育對所經區域的水系邊界有比較明顯的控制作用，特別是控制了幾個小型湖泊的分布，呈串珠狀發育。斷裂帶基本隱伏于第三系和第四系湖相沉積層之下，但是仍然控制了托素湖與可魯克湖之間水系的發育，并沿傾覆褶皺的邊界分布 (圖8)。

圖8 大柴旦—托素湖斷裂控制水系分布Fig.8 The water system distribution controlled by Dachaidan-Tuosu Lake Fault

遙感解譯表明:大柴旦—托素湖斷裂西段主要發生在侏羅系與第三系之中或之間;中段發生在震旦系與上第三系之間，或者石炭系與上第三系之間;斷裂東段發生在上第三系之中，局部被第四系覆蓋。

3 新活動特征研究

野外考察發現，大柴旦—托素湖斷裂活動的微地貌顯示具有較好的連續性，如懷頭他拉煤礦一帶 (37.428°N，96.225°E)可見石炭系中、上統灰巖夾頁巖、煤線地層逆沖于第三系泥質巖之上，形成較大的山緣高差 (圖9)，該處可見基巖崩塌極為發育。大柴旦—托素湖斷裂沿線呈現槽狀、坑狀凹地地貌，泉水發育，并且覆蓋于第三系之上的礫石層已被斷錯。

大柴旦—托素湖斷裂在雷達站附近，地貌顯示大柴旦—托素湖斷裂存在兩個平行的斷面，兩者相距約40 m，表現為斷層三角面連續展布，斷坎、斷層谷發育。其中南側一條斷層坎發生在礫石層上，斷坎高度穩定，一般在1.7 m左右。在斷層陡坎下開挖的探槽證實了斷層的存在，并且發育3個次級斷面 (圖10)，其中3個斷面傾向南，傾角46°～60°。

圖9 懷頭他拉煤礦一帶大柴旦—托素湖斷層剖面照片 (a)及素描圖 (b)(鏡向WN)Fig.9 The profile photo(a)and sketch map(b)of Dachaidan-Tuosu Lake Fault in the area of Huaitoutala coal mine(mirror at WN)

圖10 雷達站西探槽剖面素描圖Fig.10 The sketch map of exploratory trench profile of Dachaidan-Tuosu Lake Fault at the west of radar station

大柴旦—托素湖斷裂在南泉水梁 (37.205°N，96.70°E)形成近東西向高約7 m的鼓梁，沿泉水出露形成約40～50 m的斷裂破裂帶 (圖11)。

圖11 南泉水梁斷層照片(a)及剖面(b)(鏡向E)Fig.11 Photos(a)and section sketch(b)of Pachaidan-Tuosu Lake Fault at the south spring beam(mirror at E)

斷層特征:(1)斷層產狀:210°∠65°。(2)斷裂最新活動沿第三系泥巖巖與第四系礫石層之間發育，第三系泥質砂巖逆沖于第四系礫石層之上，形成約1.5 m斷距。(3)斷面處上盤礫石層定向排列，礫石層層理雜亂不清，松散未膠結。(4)斷層沿線形成高約10 m斷層陡坎，斷層沿線泉水出露。

初步分析認為，該斷裂晚更新世—全新世活動明顯。

4 結論

通過對大柴旦—托素湖斷裂帶較詳細的航片解譯及野外的追蹤考察，對斷裂帶的新活動特征取得了初步的認識:大柴旦—托素湖斷裂帶衛星影像斷裂跡象清晰、明顯，沿線發育線性陡坎、斷層三角面發育。該斷裂帶為區域性斷裂，具有明顯的逆沖性質，屬于本區NNW—NWW向的柴達木盆地北緣活動斷裂系內的一條次級擠壓構造。斷裂帶長約210 km，走向NE，在地貌上形成了明顯的線性延伸的斷層陡坎，沿線斷層泉發育，初步推測該斷裂為晚更新世一全新世活動斷裂。依據該斷裂的長度、活動性，根據構造類比，判斷該斷裂具備發生7.0～7.5級地震的構造條件。

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