俞 崗， 尹功明 ， 王旭龍

(1.中國地震局地質(zhì)研究所，地震動力學(xué)國家重點實驗室，北京 100029；2.廣東省地震局，中國地震局地震監(jiān)測與減災(zāi)技術(shù)重點實驗室，廣東 廣州 510070；3.中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所，黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國家重點實驗室，陜西 西安 710075）

0 引言

青藏高原東北緣晚新生代的大規(guī)模構(gòu)造變形以地殼縮短和左旋走滑為特征，在北北東-北東向區(qū)域主壓應(yīng)力作用下，形成一系列北西西走向并具有左旋走滑分量的逆沖斷裂和褶皺帶，其中，在青藏高原東北隅發(fā)育一系列向北東凸出的弧形斷裂帶，其中最主要的三條斷裂帶從北到南分別為牛首山-羅山斷裂帶、香山-天景山斷裂帶和天祝-海原斷裂帶。

香山-天景山斷裂帶正處于青藏高原東北緣弧形構(gòu)造帶的中間，西起祁連山東端的古浪附近，向東沿長嶺山、天景山、桃山、廟山等山前斷裂斷續(xù)延伸，直至六盤山北端，總長約200 km，斷裂性質(zhì)為走滑兼逆沖（圖1）。該斷裂帶的中東部分稱為中衛(wèi)-同心斷裂帶，由于1709年中衛(wèi)南71/2級地震發(fā)生在該斷裂帶上，對中衛(wèi)-同心斷裂帶內(nèi)的地震斷層、最新活動斷裂、地貌面、構(gòu)造運動特征和活動開始時代等進行了大量研究[1～10]，并認為此斷裂是從上世新開始活動至今仍在活動的大型斷裂帶。汪一鵬等[4]、閔偉等[5]在孟家灣一帶也進行過探槽開挖，揭示出三次活動從早到晚依次為8.57±0.5 ka、5.45±0.2 ka和0.3 ka。

圖1 香山-天景山斷裂帶展布[1]Fig.1 The distribution map of Xiangshan-Tianjingshan fault

由于前人工作僅揭露出全新世的古地震事件，對于該斷裂帶更早時期的構(gòu)造事件的年代學(xué)研究很有必要，這對于理解斷裂的活動性以及青藏高原東北緣第四紀(jì)運動特征都有科學(xué)意義。

近期，寧夏地震局為研究香山-天景山斷裂活動性，在長流水溝斷層露頭以西4 km左右， 孟家灣村南(37°26′10″N， 104°55′40″E)開挖出了一個探槽（圖 2）。 第四紀(jì)相關(guān)地層為風(fēng)成沙，本文就此探槽的年代學(xué)研究結(jié)果作報道供同行參考。

1 香山-天景山斷裂孟家灣探槽

孟家灣探槽位于山地陡坎前緣。探槽揭露顯示：石炭統(tǒng)泥巖、灰?guī)r（圖3中的右側(cè)地層）逆沖于晚第四紀(jì)風(fēng)成沙（圖3中左側(cè)黃色地層）之上，接觸關(guān)系明顯。受開挖深度限制，風(fēng)成沙揭示出的厚度為5 m，即這次活動事件的逆沖量至少高達5 m（圖3）。風(fēng)成沙是光釋光測年的理想材料。在風(fēng)成沙中從上至下采集了3個光釋光樣品，野外編號分別為2012-STP-17、2012-STP-18、2012-STP-19，相應(yīng)的實驗室編號分別為 IEE3847、IEE3848、IEE3849。斷層活動后的后期堆積物極薄，所以沒有采集。

圖2 香山-天景山斷裂孟家灣村南探槽位置[1]Fig.2 The trench location of Xiangshan-Tianjingshan fault at Mengjiawan village

圖3 香山-天景山斷裂孟家灣探槽剖面及光釋光采樣點位置Fig.3 The trench profile of Xiangshan-Tianjingshan fault and OSL samples position in the trench

2 光釋光測年結(jié)果

所采測年樣品均在西安黃土與第四紀(jì)國家重點實驗室做測年測試，在實驗室獲得90～125 μm的石英顆粒用于光釋光測年。等效劑量通過單片再生法測定，每個樣品測定了5個片子，建立了生長曲線，具體的實驗過程和數(shù)據(jù)處理見文獻[11]。天然和再生劑量輻照后的加熱條件為260℃10 s；試驗劑量為220℃10 s。圖4給出了測定和計算等效劑量的過程，其中圖4a是樣品IEE3847，IEE3848和IEE3849的石英顆粒天然和再生OSL信號衰減曲線；圖4b是天然和再生劑量與其后試驗劑量光釋光信號的關(guān)系，直線的斜率為靈敏度校正后的天然和再生光釋光強度；圖4c是通過對比天然與不同再生劑量產(chǎn)生的光釋光信號來計算樣品的等效劑量值。所有的測年結(jié)果見表1，其中環(huán)境劑量是通過測定鈾、釷和鉀元素計算的。

圖4給出了3個樣品的測試結(jié)果。圖4a表示石英樣品的光釋光信號靈敏度高，衰減快，指示這些石英顆粒的光釋光信號主要以快速組分為主，適合于用單片再生劑量法光釋光測年。圖4b為天然、再生劑量與試驗劑量光釋光信號響應(yīng)關(guān)系，表征了不同天然、再生劑量的光釋光信號響應(yīng)與試驗劑量的光釋光響應(yīng)是成比例的，證明了試驗劑量可以校正石英光釋光信號感量的變化。圖4c表示3個樣品的生長曲線和等效劑量的確定，樣品IEE3847、IEE3848和IEE3849等效劑量值均處于線性生長范圍。這是由于Wang等[11]已經(jīng)證實，應(yīng)用天然、再生與試驗劑量的光釋光信號比例可以有效克服較老年齡樣品的測年應(yīng)用，因為該數(shù)據(jù)處理方法克服了單片再生法的信號積累問題。本文所測樣品的等效劑量都處于可信范圍。根據(jù)表1結(jié)合圖4，可以看出，3個樣品的年齡值自下而上分別為26.14±1.08ka、30.36±1.10ka、57.41±2.36ka，為正序結(jié)構(gòu)。

表1 樣品光釋光年齡Table 1 OSL ages of the samples

圖4 石英的光釋光衰減曲線(a)、天然和再生光釋光信號與試驗劑量產(chǎn)生的光釋光信號的關(guān)系(b)以及確定等劑劑量的劑量響應(yīng)曲線(c)Fig.4 (a)OSL decay curve of quartz;(b)Relationship of nature and regeneration OSL signals;(c)Dose response curve of agents dose

3 結(jié)果與討論

香山-天景山斷裂形成于加里東運動期，是走廊過渡帶中的一條重要構(gòu)造帶，其下切深度約20 km，屬于基底斷裂，全長約200 km整體呈一向北東方向凸出的弧形，弧頂位于天景山北麓一帶。新生代第三紀(jì)及其以前，斷裂帶活動以較強烈的疊瓦狀向北逆沖為特征；進入第四紀(jì)，大致與海原活動斷裂帶同期，活動方式轉(zhuǎn)為逆-左旋走滑[12、13]。

從晚更新世末次期早期以來，騰格里沙漠開始擴張，現(xiàn)今一直在堆積，在中衛(wèi)沙坡頭一帶形成巨大的沙丘。而孟家灣村位于騰格里沙漠南緣，山地與沙漠的交接處。同時，處于沙漠風(fēng)帶的下向，即孟家灣地區(qū)（沙坡頭）由于受南部山地的阻擋，從北西方向吹來的風(fēng)沙在此堆積。因此，本探槽開挖地點從晚更新世末次期早期約70 ka以來風(fēng)沙堆積是連續(xù)的。而探槽中被壓風(fēng)成沙最新的年齡為26.14±1.08 ka，這個時間從氣候上來分析，應(yīng)該是更加寒冷期，風(fēng)沙活動更強大。所以，可以推測在香山-天景山斷裂活動之前，被壓風(fēng)成沙沒有堆積間斷，所以，被壓風(fēng)成沙的年齡可以代表這次活動時代。

孟家灣村南最新探槽揭露表明，在距今約26.14±1.08 ka，極有可能為22.09±0.4 ka與26.14±1.08 ka之間，香山-天景山斷裂發(fā)生了一次逆沖量至少高達5 m的活動，導(dǎo)致石炭紀(jì)的煤系地層逆沖于晚更新世風(fēng)成沙之上。

致謝：本文研究探槽剖面由寧夏地震局柴熾章研究員、焦德成研究員、杜鵬、雷啟云等開挖，并允許我們進行年代學(xué)研究，在此表示衷心感謝。

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