柯坪塔格山前层状地貌面与晚第四纪逆断层变形——以三岔口北西山前断错地貌为例

徐良鑫 冉勇康* 刘华国 李 安

1)中国地震局地质研究所，国家地震活断层研究中心，北京 100029

2)中国地震灾害防御中心，北京 100029

柯坪塔格山前层状地貌面与晚第四纪逆断层变形
——以三岔口北西山前断错地貌为例

徐良鑫1)冉勇康1)*刘华国1，2)李 安1)

1)中国地震局地质研究所，国家地震活断层研究中心，北京 100029

2)中国地震灾害防御中心，北京 100029

柯坪塔格山前三岔口北西发育了5级不同期次的冲洪积扇面，其中较年轻的3期完整地保留了断裂最新活动形成的陡坎。依据断错地貌面上砾石混合样品的10Be暴露年龄及差分GPS地形实测结果，计算出(20.2±1.91)ka以来T1、T2、T3级冲洪积扇上记录的断裂垂直滑动速率分别为(0.16 ±0.02)、(0.17 ±0.02)和(0.15 ±0.02)mm/a。T4、T5级地貌面的抬升速率为(0.51 ±0.05)、(0.58±0.05)mm/a，稍大于T1、T2、T3冲洪积扇面的结果。柯坪塔格断裂在三岔口处出露的断层倾角为20°～40°，据此计算得到(20.2 ±1.91)ka以来柯坪塔格的水平缩短速率为0.18 ～0.44mm/a。

柯坪塔格断裂 断错地貌10Be暴露年代 滑动速率

0 引言

柯坪塔格推覆构造是构成现今天山南侧前陆构造格局的重要部分。其晚新生代以来的构造演化和动力学环境一直是地学界关注的焦点(Tapponnier et al.，1979;Avouac et al.，1993;邓起东等，2000;Stephen et al.，2002;曲国胜等，2003)。对于柯坪塔格推覆构造的形成时间、构造样式和动力学机制等方面有较多的研究和讨论，取得了一批有价值的成果(Yin et al.，1998;Burchfiel et al.，1999;Allen et al.，1999;陈杰等，2001)。近年来，柯坪塔格推覆构造南侧强震的密集复发，促使众多学者更深入地研究了该区域潜在发震构造的活动特征(田勤俭等，2006;徐锡伟等，2006)。柯坪塔格推覆构造前缘，尤其是柯坪塔格褶皱-逆断裂晚第四纪以来的变形样式、形变速率及强震复发特征成为研究的重点(程建武等，2006;闵伟等，2006;冉勇康等，2006a，b;宋方敏等，2006;杨晓平等，2006)。受限于干旱的气候条件，研究区内缺少可用于14C测年的炭样，适合于释光测年的细粒物质也不常见。因此用于控制柯坪塔格构造前缘最新活动时间及形变速率的年代数据较少(冉勇康等，2006a;宋方敏等，2007)，其结果的准确性和可靠性都需要后续工作来验证。

近年来，随着加速器质谱仪(AMS)测试技术的发展，利用地表矿物中次级宇宙射线生成的10Be含量测定地貌面暴露年龄的方法得到迅速完善和推广。“对技术”(Anderson et al.，1996)与“剖面技术”(Repka et al.，1997)等改进后的采样方法很好地校正了样品中继承性核素浓度对测量结果的影响。在活动断裂研究中，10Be测年技术多用于确定断错地貌面的形成时代，以限制活动断层的垂直滑动速率(Brown et al.，1998;邓起东等，2001)和走滑速率(Ritz et al.，1995;徐锡伟等，2003;Riccardo et al.，2005)。

通过野外调查发现，柯坪塔格山前普遍发育了由逆断裂最新活动造成的断错地貌，尤其在三岔口北西山前保留的最为完好:在冲沟口附近共发育5期高差各异的废弃冲洪积扇，其中有3期废弃的冲洪积扇被错断，在原始扇面上形成高差不等的断层陡坎。各个废弃冲洪积扇呈层状展布，是研究该断裂晚第四纪以来活动特征的理想场地。原始冲洪积扇因构造抬升作用而被冲沟水系废弃，不再接受新的沉积，故扇面顶部砾石层的堆积年龄与废弃冲洪积扇的形成时代最为接近。其中富含石英、顶部发育深色岩石漆的砾石，非常适合作为宇宙成因核素测定地表暴露年龄的目标样品，用于测定废弃冲洪积扇面形成的大致时间。本文试图利用10Be测年方法和差分GPS地形测量技术对三岔口北西多期次断错地貌面进行定量研究，以期得到地貌面的形成年龄和形变量，并计算各断错冲洪积扇形成之后柯坪塔格断裂的滑动速率。

1 研究区概况

柯坪塔格推覆构造位于天山西南侧前路构造前缘，东西长300km，南北宽60～140km。由多排近EW向的逆冲断裂和薄皮式褶皱构造组成，地表出露的最老地层为寒武系中、上统阿瓦塔格群。古生代地层连续沉积，中生代地层缺失侏罗系及三叠系(冉勇康等，2006b)。如图1所示，以皮羌断裂为界，可将柯坪塔格推覆构造分为东西两段。东侧发育4～6排逆断裂-褶皱;西侧部分三岔口至柯坪段发育4排逆断裂-褶皱带，三岔口与皮羌断裂之间则由6排逆断裂-褶皱组成(冉勇康等，2006a;程建武等，2006)。柯坪塔格断裂即柯坪推覆构造第1排背斜山前的逆断裂，走向NEE。野外踏勘发现，柯坪塔格山前逆断层活动造成的层状地貌十分发育。三岔口附近除现代冲洪积扇外，普遍发育晚更新世以来的2期冲洪积扇面。扇面顶部由冲洪积砾石层构成，多数位于规模较大的冲沟出口处。T3级冲洪积扇受水系的侵蚀呈块状离散分布于基岩顶部或地势较高处。断层陡坎主要保留在广泛发育的T2级冲洪积扇面或大冲沟的Ⅱ级阶地面上(图2)。

图1 柯坪塔格推覆体地质构造及断裂分布简图Fig.1 Geological and structural sketch of Kalpintag nappe.

图2 柯坪塔格断裂三岔口处层状地貌分布(a)及影像解译(b)(镜向NE)Fig.2 Distribution of layered landform and interpreted Spot-5 images at Sanchakou of Kalpintag Fault.

2 微地貌形变测量与定年方法

2.1 地貌形变测量

本次测量地貌使用的是合众思壮公司生产的RTK-e660型差分GPS。该仪器测量的基本原理是利用两个高精度GPS接收器，将其中一个固定位置后作为基准点，利用另一个对地貌面进行移动测量。此过程中两者同时接收GPS数据，通过差分处理来提高测量结果的精度。本次测量获得的结果在垂直方向及水平方向上的误差分别为10cm和5cm，基本满足对最小起伏为0.5m左右的地貌变形定量研究的要求。

2.2 10Be测年方法

10Be是目前地貌面定年研究中应用最广泛的宇宙成因核素之一，由宇宙射线与大气层物质作用产生的次生宇宙射线(主要为次生快中子和μ-)与地表处岩石矿物晶格中的氧原子(O)经中子散裂反应生成，其浓度随样品在地表暴露的时间的增长而增加(Lal，1991;陈文寄等，1999;孔屏，2002)。石英，因其物化性质稳定、结构单一、分布广泛且易于在实验流程中分离和溶解，而成为宇宙成因核素测年研究中最为理想的目标矿物。经过众多学者的努力，高度、纬度、磁场及大气气压等因素对10Be生成速率的影响都能通过相应的模型进行校正(Lal，1991;Dunai，2000;Stone，2000)。岩石中10Be的浓度与其生成速率之间的函数关系是它用于定年研究的基础(Gosse et al.，2001)。目标矿物中宇宙成因核素的浓度与样品暴露时间的关系式为(Nishiizurni et al.，1989，1991;Lal，1991):

式中，N(x，t)为样品距地表深度x处，t时刻放射性宇宙成因核素的浓度(atom/g);λ是放射性宇宙成因核素的衰变常数(a-1);μ是目标岩石吸收系数(cm-1);P(x)代表宇宙成因核素在地表深度x(㎝)处岩石中的生成速率(atoms·g-1·a-1);t是岩石的暴露时间(a);ε为侵蚀速率(mm/a)。N(x，t)由加速器测得，P(x)由标准化生成速率P(0)推算，ε可由一对核素组求解;假设样品无侵蚀作用，由上式可算出样品的核素年龄t。该公式的建立，需假设10Be的衰减速率λ仅由中子散裂作用控制，且样品暴露过程中核素的地表产率P(0)、侵蚀速率ε都为定值。

2.3 采样及前期处理

研究区冲洪积扇的物源以白云质灰岩为主，扇面上可见少量的玉髓岩砾。受此限制，本次用于测定废弃冲洪积扇面年龄的样品为玉髓砾石构成的混合样。为了最大限度地减少次生宇宙射线在厚度上的衰减效应造成的影响，每块砾石的直径都不超过2.5cm。各个砾石顶面均匀地发育深褐色岩石漆，说明样品被再次埋藏或搬运的可能性较小。依据统计学模型，每个混合样包含30枚砾石就能使核素浓度足够接近理论上的平均值(Anderson et al.，1996)，从而消除单个砾石的运移特征对结果造成的影响。但考虑到处理流程中石英的损耗，我们从各个废弃冲洪积扇面上采集到的砾石中都选取了40～50枚作为对应地貌面的测年样品。

各个地貌面上的采样点都位于断错冲洪积扇的上升盘，以避免样品为同一地貌面上的近源堆积物;地势平整，在地貌面上未见明显的流水侵蚀现象;四周开阔，以减少地形对10Be结果的影响;仅受靠山体一侧高不超过900m，仰角近30°的隔挡，易于在后期计算过程中校正 (图3)。由于现代沟床与各个废弃冲积扇面距离很近，堆积的砾石都来自同一个物源区，并具有相似的搬运过程。因此各个地貌面样品在稳定沉积前累积的继承性核素浓度可通过测量现代沟床处砾石中的核素浓度进行估计。

图3 柯坪塔格断裂三岔口处陡坎实测地形平面图(等高距5m)Fig.3 The measured topographic plane map at Sanchakou of Kalpintag Fault.

样品的前期处理工作在地震动力学国家重点实验室的宇宙成因核素实验室完成，具体步骤如下:

从各个废弃冲洪积扇采集到的砾石经过粉碎后，筛选出粒径为0.2～0.5mm的部分并用磁选机去除磁性矿物。将同一地貌面上通过筛选的砾石部分进行等量混合，作为对应地貌面的一个样品。接着用0.3%的H2O2与6mol/L的HCl混合溶液加热溶解其中的铁镁质矿物及有机物，样品与混合酸液的比例为1g/10mL。其他稳定矿物杂质在超声波水浴条件下使用1%HNO3与1%HF的混合溶液去除，每次处理9h，需3～4次才能完成。第1次处理时样品与混合酸液的比例为15g/L，之后每次均为7.5g/L。该过程同时能剔除石英颗粒表面混有大气成因核素的部分(Kohl et al.，1992)。然后向纯净的石英加入250μg的9Be载体，并将其完全溶于高浓度的HNO3和HF混合溶液中。利用离子交换树脂提取出含有10Be的部分，再由氨水制成沉淀。将其灼烧氧化之后加入Nb粉及Ag粉制成可用于加速质谱仪(AMS)分析的10Be靶样。

3 滑动速率的计算

3.1 地形实测结果

研究区内由年轻冲洪积扇被错断而构成的层状地貌面是柯坪塔格断裂近期有过多次活动的直接证据。各个断错地貌面上记录的变形样式及变形量是准确了解柯坪塔格断裂最新活动习性的重要参数。根据实地踏勘(图2a)和影像解译 (图2b)的结果，结合各个地貌面的高程、剥蚀程度及其顶部近水平的砾石沉积层等地貌特征，我们将三岔口处发育的多级废弃冲洪积扇划分为5个期次。柯坪塔格断裂的最新活动错断了其中较新的3期废弃冲洪积扇，并在各个扇面上形成了相应的断层陡坎。除较老的两级(T4、T5)地貌面之外，断层陡坎及下降盘在其余3级(T1、T2、T3)废弃冲洪积扇面上都完整地保留下来。

通过差分GPS对研究区微地貌的地形测量，获取了各个地貌面形态和展布的详细资料(图3)，各个废弃冲积扇面上的断层陡坎也有相应的测线剖面进行控制(图4)。

地貌的形变测量结果显示，较新的3期废弃冲洪积扇T1、T2、T3，其位于断层上盘的扇面距离现代沟床的高度分别为 (1.5 ±0.05)、(3.7 ±0.05)和(8.9 ±0.05)m(图 4a，b，c)。较老的T4、T5废弃冲洪积扇只保留了断错地貌的上盘部分，扇面距离现代沟床的拔河高度分别为(20.8 ±0.05)和(37.2 ±0.05)m(图4d，e)。

图4 柯坪塔格三岔口处陡坎地形剖面图Fig.4 Long profile across the scarp on five abandoned alluvial fans in Sanchakou of Kalpintag Fault.

由陡坎剖面测线的结果读出T3级冲洪积扇面上的断层陡坎高度为(3.0±0.05)m(图4c);T2级废弃冲洪积扇面上发育了一组复式坎，陡坎高度分别为 (0.9±0.05)、(0.4±0.05)m(图4b);T1级废弃冲洪积扇面上的断层陡坎规模较小，实测的陡坎高度为(0.6±0.05)m(图4a)。

3.2 10Be测年结果

样品的年代结果由法国宇宙成因核素国家实验室测试得出(Laboratatoire National des Nucleides Cosmogeniques)。根据研究区宇宙成因核素的生成速率和相应地貌面形成年代的估计，我们为每个样品准备了更多的纯石英，以提高待测靶样中10Be的含量，使加速器测试的结果有更高的精度。

每个样品的表观年龄根据Lal(1991)和Stone(2000)提出的计算模型由样品的测试浓度换算得到，计算前各个样品的继承性核素浓度已按现代沟床样品(T0)的浓度作为本底进行了剔除(表1)。由最终结果可以看出，每个样品测年结果的不确定度都控制在10%以内。其中包括对前处理流程中产生误差的估算(Balco G，2008)。

10Be测试浓度都经过标准比率10Be/9Be=2.79×10-11的校准。样品的10Be年龄由网络计算器CRONUS-Earth10Be-26Al exposure age version 2(http:∥hess.ess.washington.edu)计算得出。其中，样品厚度=2.5cm;样品密度ρ=2.7g/cm3;侵蚀速率ε=0;各个样品都已剔除本底浓度。

3.3 垂直滑动速率

由于断错事件发生于对应地貌面形成之后，而样品的10Be测年结果与地貌面的形成时间最为接近，所以断裂的垂直滑动速率可以用各个地貌面上的陡坎高度与该地貌面的10Be测试年龄的比值表示。

从废弃冲洪积扇面的演化过程来看，扇面顶部与冲沟之间的相对高差由冲沟水系的剥蚀和地表的构造抬升作用共同控制。实地踏勘发现T4、T5这两级形成时代较早的废弃冲洪积扇面因冲沟水系的剥蚀，仅保留推测逆断层的上盘部分，所以地形实测只能得到陡坎顶部扇面相对于现代沟床的拔河高度。为了使结果更易对比，故选取陡坎顶面到现代沟床的相对高差作为各个废弃冲洪积扇的拔河高度，用来计算断错冲洪积扇面的抬升速率(表2)。

4 认识与讨论

研究区内的废弃冲洪积扇位于柯坪塔格背斜山近山前的冲沟口处，与物源区最高处的高程差不足900m，故在搬运过程累积的宇宙成因核素浓度应当较低。现代沟床样品(SCK-0)的测试结果与该预期较为符合。由于T1、T2、T3这3级废弃洪积扇面暴露时间较短，经历的后期气候作用比较少，所以按现代沟床样品(SCK-0)浓度剔除继承性核素部分的影响后得到的地貌面年龄与真实值较为接近。但对于T4、T5级暴露时间较长的废弃冲洪积扇面来讲，在长期的地表片流侵蚀作用下，扇面上暴露的砾石可能是后期剥露的下覆物。由于核素自身的放射性衰减，其携带的继承性核素浓度要小于原始堆积的砾石。所以现代沟床样品(SCK-0)代表的继承性核素浓度应高于T4、T5级废弃冲洪积扇上样品的实际残余浓度，校正后的T4、T5级废弃冲洪积扇面的暴露年龄要比实际值小。

分析各个废弃冲洪积扇面测年结果可以看出，位置越高的地貌面对应的年龄值越大，与野外观测到的该地貌面遭受侵蚀的程度呈正相关。说明地表砾石混合样的10Be测试结果能够很好地反映各个地貌面的形成期次。

考虑到地表片流侵蚀作用及冰雪等阶段性覆盖的影响，样品中10Be的测试浓度都应低于正常暴露累积的浓度。现有的气象资料表明，研究区年降水量约为64mm，其中冬季降水量不足30mm，每年气温低于0℃的时间不超过3个月。因此，类似不明显的地表覆盖物遮挡效应最多会使测年结果偏小1%～5%(Gosse et al.，2001)。

分析研究区的抬升速率和滑动速率的结果容易发现，T1、T2、T3级废弃冲洪积扇上记录的断裂垂直滑动速率几乎一致，分别为(0.15 ±0.02)、(0.16 ±0.02)和(0.15 ±0.02)mm/a。因为测算得到的样品10Be暴露年龄可能为地貌面形成时间的最小值，所以计算得到的断层滑动速率为实际滑动速率的一个最大估计值。

计算得到 T4、T5级废弃冲洪积扇的抬升速率分别为(0.51 ±0.05)、(0.58 ±0.05)mm/a。数值上稍大于T1、T2、T3级废弃冲洪积扇面上记录的抬升速率 (表2)。由于T4、T5级废弃冲洪积扇的暴露时间远大于较年轻的3级，演化过程也较为复杂，且扇面顶部距离现代沟床的拔河高度受气候及构造双重因素控制，故推算出的抬升速率仅能作为实际值的一个参考。从T1、T2、T3级废弃冲洪积扇面上断层垂直滑动速率与抬升速率的数值对比中可以看出，断层垂直位移对扇面拔河高度的贡献稍小于冲沟水系的侵蚀下切与地表整体抬升的耦合作用。

山前冲洪积扇面的发育主要受冲沟水系控制，因研究区降水量的不同而表现为湿润期以侵蚀作用为主，干旱期则常见堆积地貌发育(张培震等，1995)。所以冲洪积扇的发育与区域气候存在显著的响应关系。对比周本刚等(1999)及张培震等(1995)研究天山北麓晚更新世以来与气候相关地貌定年取得的成果，发现形成于距今(20.2±1.91)ka的T3及更老的T4、T5级废弃冲洪积扇面可能是距今20～60ka上望峰冰期的产物;出现于距今(8.0±0.75)ka的T2级废弃冲洪积扇得以广泛分布可能是受到了距今6～8ka湿润期的影响;T1级废弃冲洪积扇的形成也可能与北天山出现于距今2.5～4ka的湿润期的控制。它相对较低的拔河高度与其经历的侵蚀作用历史较短有关，因而计算得出的抬升速率(0.38±0.04)mm/a在数值上比其他地貌面小。由此可以推测，天山南北麓地区虽然受山体阻挡，但在彼此气候演化的过程中依然存在一定的同步。同时反映出研究区废弃冲洪积扇面10Be测年结果是比较可靠的。

柯坪塔格断裂出露于研究区的断层倾角在20°～40°之间。通过简单的三角函数关系，由断层的垂直滑动速率换算得到T1、T2、T3级废弃冲洪积扇形成以来，断裂造成的地壳水平缩短速率分别为 0.18 ～0.41mm/a、0.19 ～0.44mm/a、0.18 ～0.41mm/a。与东侧库尔楚段(邓起东等，2001)得到的结果比较接近。虽然在数值上无法与该区域内构造地貌研究得到大尺度、长周期约为18mm/a(Allen等，1999)以及最新GPS观测出喀什以西库车以东7～13mm/a(张培震等，2003)的宏观地壳水平缩短速率进行对比，但能够反映出柯坪塔格推覆构造最新的构造变形并不完全集中于第一排逆断裂-褶皱之上。

5 结论

在干旱的内陆地区，利用地表砾石样品10Be暴露测年技术测定地貌面年龄的方法具有显著的优势。研究区5个不同期次冲洪积扇的发育，使得10Be地貌面暴露测年的结果得到了更细致的应用。计算得到(63.7±5.90)ka以来柯坪塔格背斜山前地表抬升的平均速率的一个最大估计值为(0.47±0.05)mm/a。同时也获得了(20.2±1.91)ka以来断层最新活动造成的垂直滑动速在0.15～0.16mm之间，按研究区出露的断层倾角换算得到断裂造成的地壳水平缩短速率为 0.18 ～0.44mm/a。

致谢 在野外踏勘及采样工作中得到王虎、李彦宝的帮助，10Be样品的前期处理工作在郑荣章的悉心指导下完成，审稿人对本文提出了许多宝贵的修改意见，在此一并表示衷心感谢。

陈杰，丁国瑜，Burbank D W，等.2001.中国西南天山山前的晚新生代构造与地震活动［J］.中国地震，17(2):134—155.

CHEN Jie，DING Guo-yu，Burank D W，et al.2001.Late Cenozoic tectonics and seismicity in the southwestern Tianshan，China［J］.Earthquake Research in China，17(2):134—155(in Chinese).

陈文寄，计凤桔，王非.1999.年轻地质体系的年代测定(续):新方法、新进展［M］.北京:地质出版社.

CHEN Wen-ji，JI Feng-ju，WANG Fei.1999.Dating of Young Geological Systems:New Method and Progress［M］.Geological Publishing House，Beijing(in Chinese).

程建武，冉勇康，杨晓平，等.2006.西南天山柯坪塔格前缘断裂带东段晚第四纪活动特征［J］.地震地质，28(2):258—268.

CHENG Jian-wu，RAN Yong-kang，YANG Xiao-ping，et al.2006.Character of late Quaternary activity of the east segment of the front-edge faults of Kalpintag［J］.Seismology and Geology，28(2):258—268(in Chinese).

邓起东，冯先岳，张培震，等.2000.天山活动构造［M］.北京:地震出版社.

DENG Qi-dong，FENG Xian-yue，ZHANG Pei-zhen，et al.2000.Active Tectonics in Tianshan ［M］.Seismological Press，Beijing(in Chinese).

邓起东，Molnar P，Brown E T，等.2001.天山南缘北轮台断裂库尔楚段晚第四纪的最新活动和滑动速率［J］.内陆地震，15(4):289—298.

DENG Qi-dong，Molnar P，Brown E T，et al.2001.Latest activity and slip rate of Kuerchu segment of Beiluntai Fault in south edge of Tianshan，China，since late Pleistocene［J］.Inland Earthquake，15(4):289—298(in Chinese).

孔屏.2002.宇宙成因核素在地球科学中的应用［J］.地学前缘，9(3):41—48.

KONG Ping.2002.Applications of cosmogenic nuclides in the earth sciences［J］.Earth Science Frontiers，9(3):41—48(in Chinese).

闵伟，宋方敏，韩竹军，等.2006.柯坪塔格断裂西段古地震初步研究［J］.地震地质.28(2):235—244.

MIN Wei，SONG Fang-min，HAN Zhu-jun，et al.2006.The preliminary study on paleoearthquakes along the western segment of Kalpintag Fault［J］.Seismology and Geology，28(2):235—244(in Chinese).

曲国胜，李亦纲，陈杰，等.2003.柯坪塔格推覆构造几何学、运动学及其构造演化［J］.地学前缘，10(特刊):142—152.

QU Guo-sheng，LI Yi-gang，CHEN Jie，et al.2003.Geometry，kinematics and tectonics evolution of Kepingtage thrust system ［J］.Earth Science Frontier，10(supp1):142—152(in Chinese).

冉勇康，杨晓平，徐锡伟，等.2006a.西南天山柯坪推覆构造东段晚第四纪变形样式与缩短速率［J］.地震地质，28(2):179—193.

RAN Yong-kang，YANG Xiao-ping，XU Xi-wei，et al.2006a.Deformation pattern and shortening rates in the east part of Kalpin thrust system in southwest Tianshan during late Quaternary ［J］.Seismology and Geology，28(2):179—193(in Chinese).

冉勇康，杨晓平，程建武，等.2006b.西南天山柯坪推覆构造柯坪塔格山前逆断裂东段晚第四纪的古地震［J］.地震地质，28(2):245—257.

RAN Yong-kang，YANG Xiao-ping，CHENG Jian-wu，et al.2006b.Paleoearthquakes along the east section of the range front fault of Kalpintag during late Quaternary in Kalpin structure system，the southwest Tianshan Mountains［J］.Seismology and Geology，28(2):245—257(in Chinese).

宋方敏，闵伟，韩竹军，等.2006.柯坪塔格推覆体的新生代变形与扩展［J］.地震地质，28(2):224—233.

SONG Fang-min，MIN Wei，HAN Zhu-jun，et al.2006.Cenozoic deformation and propagation of the Kalpintag fold nappe［J］.Seismology and Geology，28(2):224—233(in Chinese).

宋方敏，闵伟，韩竹军，等.2007.南天山柯坪塔格推覆体前缘断裂活动性质及速率［J］.地震地质，29(2):272—281.

SONG Fang-min，MIN Wei，HAN Zhu-jun，et al.2007.Activities and slip rate of the frontal faults of the Kalpintag nappe，Tianshan Mountains，China［J］.Seismology and Geology，29(2):272—281(in Chinese).

田勤俭，丁国瑜，郝平.2006.南天山及塔里木北缘构造带西段地震构造研究［J］.地震地质，28(2):213—223.

TIAN Qin-jian，DING Guo-yu，HAO Ping.2006.Seismotectonic study on west part of the interaction zone between southern Tianshan and northern Tarim ［J］.Seismology and Geology，28(2):213—223(in Chinese).

徐锡伟，Tapponnier P，Van Der Woerd J，等.2003.阿尔金断裂带晚第四纪左旋走滑速率及其构造运动转换模式讨论［J］.中国科学(D辑)，33(10):967—974.

XU Xi-wei，Tapponnier P，Van Der Woerd J，et al.2005.Late Quaternary sinistral slip rate along the Altyn Tagh Fault and its structural transformation model［J］.Science in China(Ser D)，48(3):384—397.

徐锡伟，张先康，冉勇康，等.2006.南天山地区巴楚-伽师地震(MS6.8)发震构造初步研究［J］.地震地质.28(2):161—178.

XU Xi-wei，ZHANG Xian-kang，RAN Yong-kang，et al.2006.The preliminary study on seismotectonics of the 2003 Bachu-Jiashi earthquake(MS6.8)，southern Tianshan ［J］.Seismology and Geology，28(2):161—178(in Chinese).

杨晓平，冉勇康，宋方敏，等.2006.西南天山柯坪推覆构造带的地壳缩短分析［J］.地震地质，28(2):194—204.

YANG Xiao-ping，RAN Yong-kang，SONG Fang-min，et al.2006.The analysis for crust shortening of Kalpin thrust tectonic zone，southwestern Tianshan，Xinjiang，China［J］.Seismology and Geology，28(2):194—204(in Chinese).

张培震，邓起东，杨晓平，等.1995.天山北麓的冰水冲洪积地貌与新构造运动［A］.见:国家地震局地质研究所编.活动断裂研究(4).北京:地震出版社.63—78.

ZHANG Pei-zhen，DENG Qi-dong，YANG Xiao-ping，et al，1995.Glaciofluvial geomorphology and neotectonics along the range-front of the northern Tianshan［A］.In:Institute of Geology，SSB(ed).Research on Active Fault(4).Seismological Press，Beijing.63—78(in Chinese).

张培震，王敏，甘卫军，等.2003.GPS观测的活动断裂滑动速率及其对现今大陆动力作用的制约［J］.地学前缘，10(特刊):81—92.

ZHANG Pei-zhen，WANG Min，GAN Wei-jun，et al.2003.Slip rates along major active faults from GPS measurements and constraints on contemporary continental tectonics［J］.Earth Science Frontiers，10(special issue):8l一 92(in Chinese).

周本刚，柳覃卓，张裕明.1999.天山北麓岩石漆显微层理层序的初步建立及其年代学意义［J］.地震地质，21(4):301—309.

ZHOU Ben-gang，LIU Tan-zhuo，ZHANG Yu-ming.1999.Rock varnish microlaminations from the northern Tianshan，Xinjiang and their chronological implications［J］.Seismology and Geology，21(4):301—309(in Chinese).

Allen M B，Vincent S J，Wheeler P J.1999.Late Cenozoic tectonics of the Kepingtage thrust zone:Interactions of the Tien Shan and Tarim Basin，northwest China［J］.Tectonics，18(4):639—654.

Anderson R S，Repka J L，Dick G S.1996.Explicit treatment of inheritance in dating depositional surfaces using in situ10Be and26Al［J］.Geology，96:47—51.

Avouac J P，Tapponnier P，Bai M，et al.1993.Active thrusting and folding along the northern Tien Shan and late Cenozoic rotation of the Tarim relative to Dzungaria and Kazakhstan ［J］.Journal of Geophysical Research，98(B4):6755—6804.

Balco G，Stone J O，Lifton N A，et al.2008.A complete and easily accessible means of calculating surface exposure ages or erosion rates from10Be and26Al measurements［J］.Quaternary Geochronology，3:174—195.

Brown E T，Bourlès D L，Burchfiel B，et al.1998.Estimation of slip rates in the southern Tien Shan using cosmic ray exposure dates of abandoned alluvial fans［J］.Geological Society of America Bulletin，110:377—386.

Burchfiel B C，Brown E T，Deng Q，et al.1999.Crustal shortening on the margins of the Tien Shan，Xinjiang，China［J］.International Geology Review，41:665—700.

Dunai T J.2000.Scaling factors for production rates of in situ produced cosmogenic nuclides:A critical reevaluation［J］.Earth and Planetary Science Letters，176:157—169.

Gosse J C，Phillips F M.2001.Terrestrial in situ cosmogenic nuclides theory and application ［J］.Quaternary Science Reviews，20:1475—1560.

Kohl C P，Nishiizumi K.1992.Chemical isolation of quartz for measurement of in situ-produced cosmogenic nuclides［J］.Geochimica et Cosmochimica Acta，56:3583—3587.

Lal D.1991.Cosmic ray labeling of erosion surfaces:In situ nuclide production rates and erosion models［J］.Earth and Planetary Science Letters，104:424—439.

Nishiizumi，K.，Winterer，E L，Kohl C P，et al.1989.Cosmic ray production rates of26Al and10Be in quartz from glacially polished rocks［J］.Journal of Geophysical Research，94:17，907—17，915.

Nishiizurni K，KoIll C P，Arnold J R，et al.1991.Cosmic ray produced10Be and26Al in Antarctic rocks:Exposure and erosion history［J］.Earth and Planetary Science Letters，104:440—454.

Repka J，Anderson R，Finkel R.1997.Cosmogenic dating of fluvial terraces，Fremont River，Utah［J］.Earth and Planetary Science Letters，152:59—73.

Riccardo Vassallo，Ritz J F，Braucher R，et al.2005.Dating faulted alluvial fans with cosmogenic10Be in the Gurvan Bogd Mountain range(Gobi-Altay，Mongolia):Climatic and tectonic implications［J］.Terra Nova，17(3):278—285.

Ritz J F，Brown E T，Bourlès D L，et al.1995.Slip rates along active faults estimated with cosmic-ray-exposure dates:Application to the Bogd Fault，Gobi-Altay，Monglia［J］.Geology，23(11):1019—1022.

Stephen C T，Welson R J，Rubin C M，et al.2002.Late Quaternary slip rates across the central Tien Shan，Kyrgyzstan，Central Asia［J］.Journal of Geophysical Research，107(B9):ETG7-1—32.

Stone J O.2000.Air pressure and cosmogenic isotope production［J］.Journal of Geophysical Research，105:23，753—23，759.

Tapponnier P，Molnar P.1979.Active faulting and Cenozoic tectonics of the Tien Shan，Mongolia，and Baykal regions［J］.Journal of Geophysical Research，84:3425—3459.

Yin A，Nie S，Craig P，et al.1998.Late Cenozoic tectonic evolution of the southern Chinese Tian Shan［J］.Tectonics，17(1):1—27.

DEFORMATION OF REVERSE FAULT AND LAYERED LANDFORM IN PIEDMONT OF KALPINTAG MOUNTAINS DURING THE LATE QUATERNARY:EXAMPLE FROM THE FAULTED LANDFORM OF NORTHWESTERN SANCHAKOU

XU Liang-xin1)RAN Yong-kang1)LIU Hua-guo1，2)LI An1)
1)National Center for Active Fault Studies，Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing 100029，China
2)China Earthquake Disaster Prevention Center，Beijing 100029，China

There are five different levels of alluvial fans developed at Sanchakou in the south edge of the Kalpintag Mountains.Kalpintag Fault has faulted three younger alluvial fans on which fault scarps caused by the latest fault activities are perfectly retained.To estimate the vertical slip magnitude and rates of the Kalpintag Fault during the late Quaternary，we investigated the latest evidences from the topographic and geomorphic survey of the fault scarps on the fans using differential GPS and the exposure10Be age of amalgamated samples on the surface of abandoned fans.We estimated the cosmogenic nuclide contents accumulated during the post-depositional processes in the amalgamated samples on the fans collected from nearby active gullies.

The vertical displacements of fault scarps we measured on the T1，T2and T3alluvial fans are 0.6 ±0.05，1.3 ±0.05 and 3.0 ±0.05m，respectively.Based on the10Be exposure age of each alluvial fan，we calculated the vertical slip rate on T1，T2，T3alluvial fans to be 0.15 ±0.02，0.16 ±0.02 and 0.15 ±0.02mm/a since(20.2 ±1.91)ka BP，with a corresponding crustal shortening rate of the Kalpintag Fault to be 0.18 ～0.44mm/a.The uplift rate since the formation of the T4and T5alluvial fans is 0.51 ±0.05 and 0.58 ±0.05mm/a，respectively，which is slightly bigger than that of T1，T2and T3alluvial fans.

Kalpintag Fault，layered landform，10Be exposure age，slip rate

P315.2

A

0253-4967(2011)04-0777-12

10.3969/j.issn.0253-4967.2011.04.004

2011-09-01收稿，2011-11-08改回。

国家自然科学基金(40872130)与财政部重大专项“我国地震重点监测防御区活动断层地震危险性评价”共同资助。

* 通讯作者:冉勇康，研究员，E-mail:ykran@263.net。

徐良鑫，男，1987年生，2009年毕业于中国地质大学(北京)宝石与材料工艺学专业，获学士学位。现为中国地震局地质研究所在读硕士研究生，主要从事活动构造方面的研究，电话010-62009140，E-mail:s0mile0@163.com。