祁连山中段地貌面变形与构造变形动力学过程研究

How the Qilian Shan ('Shan' means mountian in Chinese) deformed and extended is one of the key questions in understanding the deforming mechanism of the Tibetan Plateau, for the Qilian Shan is the newest part of the Platueau, which means its uplift and deforming represent the latest extension of the Plateau.In late Quaternary,the Qilian Shan is continuous uplifting and extending to the north,and in the mean time,new fault-folding system is built along its front.In order to disclose the deforming process and extending mechamism along the Qilian Shan, we plan to study the kinematics of the fault related fold systems in the middle portion of the Qilian Shan, using deformed geomorphic surfaces, such as fluvial terraces, old and young alluvail fan surfaces. Based on investigations of the geometries of deformed geomorphic surfaces and age studies of the surfaces,we analyze the growing process and geometries of the fault related fold systems.Then,referencing to geometry models and kinematic processes, we build math models to simulating the kinematics of fault related folds.Finally, in combing our investigations and other studies on fault activities, strata,and seismic profiles, we try to explore the dynamic procss of the deformation and extension on the Qilian Shan.

祁连山的变形扩展过程是理解青藏高原隆升扩展的关键问题之一,归因于祁连山是高原的最新组成部分,代表了高原最新的扩展过程。并且在晚第四纪以来,祁连山还在持续向北扩展与抬升,形成系列新的断裂-褶皱系统。该项目拟以祁连山中段为研究区域，以区域持续发育的和新增生的断裂-褶皱为研究对象，利用地貌面（冲洪积台面、河流阶地、冲洪积扇等）的变形特征及其年代学结果，研究断裂-褶皱构造系统的几何学特征与变形过程。最后以断裂相关褶皱的几何学和运动学基本模型为基础，建立数值模型，模拟分析构造变形与地貌面变形过程，再结合他人研究成果，如断裂活动、物探、地层等资料，对区域构造变形动力学过程进行分析，探讨祁连山地区抬升扩展的动力学机制问题。

项目以榆木山区域构造变形运动学过程为主要研究目标，对区域河流阶地进行了考察与测量，得到了晚第四纪地貌面变形特征；利用宇生核素暴露测量和光释光年代学测定了这些地貌面的形成年代；再利用断裂相关褶皱几何学方法恢复了下覆断裂体系的几何学特征，并计算得到了地表变形速率和下覆断裂的滑动速率；最后结合区域地层变形数据，对断裂发育演化的运动学过程进行了推演，并利用数值模拟方法对区域的构造变形过程进行了模拟验证。主要得到几点新的认识：1）榆木山以南祁连山北缘断裂以北的区域在约1Ma以来开始抬升，成为背驼式盆地，盆地内吸收的地壳缩短量为0.14 +0.14/−0.03 mm/yr；2）榆木山北缘断裂深部的滑动速率为1.7 ± 0.5 mm/yr，其中在近地表1/3变形量表现为地表断层错断、2/3变形量表现为褶皱；3）榆木山东部的黑河口断裂生长发育过程为断层传播褶皱形式，90 ka以来断层的滑动速率为1.3 ± 0.1 mm/a，该断层开始活动的时间为0.8–1.4 Ma；4）区域河流过程的研究发现，除了构造变形因素，区域地貌发育阶段与水文学过程对河流地貌也产生重要影响。这些研究结果的意义在于：在方法上，发展了利用地表特征反映深部过程的研究方法，对以后的构造地貌研究起到重要借鉴作用；在理论上，提出了逆冲断裂带褶皱对地壳缩短吸收的重要性，指示在挤压构造带的研究需同时结合地表破裂和断裂几何学来解释现今的地壳形变过程；在实践应用价值上，利用断裂运动学特征计算得到了祁连山北缘断裂新的逆冲速率（较之前研究结果大），指示该断裂带上的地震发生频率比之前的估计要高，为河西地区地震危险性评价提供重要研究基础。