六盘山东麓冲积扇晚更新世以来地层结构及其活动性特征

图1 六盘山及清水河盆地大地构造背景

a—六盘山大地构造位置;b—六盘山及邻区断裂体系

Fig.1 Tectonic background of the Liupanshan and Qingshuihe Basin

a—tectonic background and geographical location of the Liupan Mountain; b—faults system in the Liupan Mountain and its adjacent areas

第四纪时期,六盘山地区发生了强烈的构造变形、盆地沉降和地貌变迁过程:①上新世末至第四纪初,受青藏高原东北缘北东向扩展增生影响,在NE—SW向的逆冲挤压作用下,六盘山构造带内前第四纪地层发生挠曲变形,清水河盆地开始形成,并沉积来自六盘山构造带的碎屑物质^[15,17];②中—晚更新世时期,六盘山南段泾河流域541、477、279和60 ka B.P.多期河流阶地的发育表明六盘山构造带经历了快速地幕式抬升过程^[18⇓-20];③晚更新世以来,海原断裂带频繁的断裂活动和快速的走滑变形速率^{[11,18,21⇓-23]}表明自晚更新世末至今,青藏高原东北缘弧形构造带仍处在快速的构造抬升和侧向挤出变形过程中;④GPS测量和数值模拟结果表明,青藏高原东北向扩展作用现今仍持续推挤六盘山构造带,导致六盘山地区地壳上部与青藏高原东北部低速层相衔部位成为应力、应变最为集中的地域之一^{[24⇓⇓⇓⇓⇓-30]}。六盘山地区及清水河盆地区域地质如图2所示。

图2

图2 六盘山地区及清水河盆地区域地质简图

Fig.2 Regional geological map of the Liupan Mountain area and Qingshuihe Basin

1.2 气候变化过程

上新世~5 Ma以来,六盘山地区气候逐渐向寒冷干燥转变,在3~2.4 Ma存在短暂温暖湿润气候阶段,然后又持续变冷^[31]。~5.0 Ma和~3.0 Ma的气候变化阶段与北半球大西洋冰筏沉积物广泛出现及上新世暖期基本吻合^[32]。晚上新世至第四纪时期,青藏高原的快速隆升改变了大气环流,加剧了我国西北地区的干旱化和沙漠的发育^[33],1.8~1.1 Ma,冰期、间冰期气候差异不大,基本处于干冷气候状态;~0.8 Ma以来,气候变化整体呈现高频振荡特征,冰期、间冰期气候两极分化,冰期更干冷,间冰期更温暖^[34]。在清水河盆地内还发现有末次冰期形成的冰缘遗迹群,记录了极端寒冷气候事件——新仙女木事件信息^[35]。

2 研究方法

2.1 光释光测年

本次研究共测试光释光样品3个。在六盘山东麓冲积扇三岔村剖面晚更新世以来事件沉积层的细砂透镜体中,采集1个光释光样品SC-OSL-1,在北沟沿村剖面晚更新世以来事件沉积层的细砂透镜体中,采集2个光释光样品BGY-OSL-1和BGY-OSL-2。

样品的前处理在中国地震局地壳应力研究所地壳动力学重点实验室完成,样品根据Aitken^[36]和Lu等^[37]的实验程序进行前处理。在弱红光下(中心波长为661 nm的发光二极管阵光源^[38]),去除钢管两端可能曝光、污染的部分,保留中心部位的样品供等效剂量测定。对经氟硅酸刻蚀细颗粒(4~11 μm)石英组分采用简单多片再生法(SMAR)(或称“感量变化校正多片再生法”)进行等效剂量(De)的测试^[37,39]。样品U、Th、K含量在核工业北京地质研究院测定,其中U、Th含量用NexION300D 等离子体质谱仪测定,K含量用Z-2000 石墨炉原子吸收分析仪测定。本批样品的细颗粒石英未进行α系数(即α辐射产生释光信号的有效系数)的测量,根据国内外相关的文献^[39-40],在计算年龄时,取α系数为0.045±0.005。粗颗粒石英由于前处理过程中HF已经刻蚀掉受α照射的石英表层和少量的β辐射,因此,在计算环境剂量率时不考虑α射线的贡献,同时计算β辐射剂量时乘以系数0.9。本批样品采用实际含水量对环境剂量率进行校正,计算时也考虑少量宇宙射线的贡献。根据Aitken^[36]提出的石英矿物吸收环境剂量率与环境中铀、钍和钾含量等之间的转换关系,计算出各样品所吸收的环境剂量率。光释光测年测试结果见表1。

表1 六盘山东麓冲积扇晚更新世以来事件沉积光释光测年结果

Table 1 Photoluminescence dating results of events since Late Pleistocene in the alluvial fan at the eastern foot of Liupan Mountain

样品号	埋深/m	w(U)/10^-6	w(Th)/10^-6	w(K)/%	实测含水量/%	测试粒径/ μm	测试方法	环境剂量率/ (Gy·ka^-1)	等效剂量/ (Gy)	年龄/ka
BGY-OSL-1	0.9	2.21±0.11	9.38±0.60	1.99±0.34	1.24	4~11	SMAR	3.98±0.42	82.47±5.81	20.71±2.61
BGY-OSL-2	2.1	2.53±0.14	9.90±0.60	1.94±0.78	2.22	4~11	SMAR	4.10±0.71	93.92±4.42	22.92±4.09
SC-OSL-1	10	3.16±0.21	11.00±0.40	1.95±0.99	14.00	4~11	SMAR	3.78±0.75	163.63±11.62	43.33±9.13

新窗口打开| 下载CSV

2.2 可控源音频大地电磁测量

本次研究采用可控源音频大地电磁法(control source audio-frequency magnetotellurics,CSAMT)解释六盘山东麓冲积扇垂向地层结构。在六盘山东麓冲积扇上的固原市头营镇二营村对仪器进行了标定,包括V8主机、磁棒编号(AMTC-1708)、RXU-3采集盒子以及电流记录盒子等。可控源大地音频电测深剖面长度15 km,有效物理点不少于150个,收发距选择8.5 km(根据布设条件可稍作调整),点距为100 m,频率范围为0.125~9 600 Hz,地形等级1.0,最大工作电流选择18 A,供电极距2 km左右。

2.3 常规氡气测量

本次研究在六盘山东麓冲积扇部署常规氡气测量剖面12.3 km,合计部署测点624个,实测点312个(数据见表2),完成质量检查点17个(数据见表3),质检率为5.45%。数据采集使用四川新先达测控技术有限公司研制的KJD-2000R测氡仪(α谱仪),取样深度基本大于60 cm,按照设计点距40 m进行测点,打孔后立即插入取气器,并及时将取气器上部锥形周围土壤踏实,防止大气窜入孔中稀释氡浓度,影响测量效果。

表2 常规氡气测量实测点测量数据

Table 2 Measurement data of conventional radon gas measurement sites

点号	D/m	测量值/(Bq·m^-3)	点号	D/m	测量值/(Bq·m^-3)	点号	D/m	测量值/(Bq·m^-3)	点号	D/m	测量值/(Bq·m^-3)
1	0	2971.66	157	3119.92	4098	313	6237.29	2348	469	9361.98	2588
3	39.64	1821.34	159	3159.66	2588	315	6278.1	2204	471	9392.32	1605
5	79.55	2684.08	161	3199.66	3091	317	6317.4	2396	473	9440.1	1437
7	120.15	2540.29	163	3239.25	8603	319	6357.99	2276	475	9474.48	1509
9	159.94	1461.86	165	3278.83	6518	321	6398.23	2779	477	9515.94	1509
11	199.69	1917.2	167	3319.44	3067	323	6437.87	3522	479	9555.77	1989
13	239.38	3498.89	169	3359.53	3570	325	6477.59	5655	481	9595.46	1485
15	279.28	2060.99	171	3399.45	5152	327	6517.73	4036	483	9635.1	1509
17	319.88	2588.22	173	3439.53	4721	329	6557.21	3355	485	9675.15	2588
19	359.28	4289.73	175	3479.53	4601	331	6597.94	3840	487	9715.43	2779
21	399.29	2803.9	177	3518.91	3426	333	6637.97	4337	489	9755.75	1773
23	439.69	2492.36	179	3559.9	1917	335	6677.41	2180	491	9791.33	1605
25	479.44	2492.36	181	3598.93	3019	337	6717.79	2037	493	9835.2	1485
27	519.65	3163.38	183	3639.57	4673	339	6757.64	2060	495	9875.11	1869
29	559.86	6039.18	185	3679.22	5104	341	6797.46	3450	497	9915.01	2156
31	600.1	6159	187	3719.21	6949	343	6837.63	4673	499	9957.41	3019
33	640.03	4816.96	189	3759.17	4745	345	6877.61	2276	501	9995.67	2732
35	679.77	2923.73	191	3799.86	3091	347	6917.4	1821	503	10035.44	1270
37	719.65	2468.39	193	3839.54	1485	349	6958.14	2899	505	10075.11	958
39	759.61	2252.71	195	3879.1	1581	351	6997.61	3954	507	10115.07	1389
41	799.24	8100.17	197	3919.71	1725	353	7037.63	2899	509	10155.73	1845
43	840.3	13827.8	199	3958.89	2492	355	7077.35	1078	511	10195.65	1311
45	879.37	11455.27	201	3999.55	1797	357	7117.61	2060	513	10235.43	1287
47	919.57	14642.61	203	4039.6	2300	359	7136.66	2060	515	10275.21	1581
49	960.27	12749.38	205	4079.34	2708	361	7197.41	1893	517	10314.66	1366
51	1000.1	6398.65	207	4119.21	4241	363	7237.37	4002	519	10355.26	1126
53	1039.72	6015.21	209	4159.28	3259	365	7277.76	3187	521	10394.64	958
55	1079.49	1174	211	4199.5	3474	367	7318.1	2180	523	10435.17	1318
57	1119.57	2875	213	4239.72	6566	369	7357.49	3474	525	10475.06	1461
59	1159.34	3211	215	4279.43	4577	371	7397.49	4385	527	10514.54	2060
61	1199.19	2708	217	4319.29	5943	373	7437.46	1821	529	10554.71	1342
63	1239.57	1893	219	4359.18	3978	375	7477.15	1509	531	10594.28	958
65	1279.48	2851	221	4399.61	4098	377	7517.99	2108	533	10634.45	1773
67	1319.29	2660	223	4439.67	6039	379	7557.29	1270	535	10674.3	3139
69	1359.75	2660	225	4479.16	11095	381	7597.45	886	537	10714.86	2971
71	1399.4	5583	227	4519.37	12557	383	7637.4	1222	539	10754.79	1533
73	1440.1	4960	229	4559.27	6853	385	7677.48	3906	541	10794.57	1533
75	1479.84	3091	231	4599.47	6734	387	7717.46	2899	543	10834.69	1797
77	1519.47	2492	233	4639.26	9034	389	7757.65	2228	545	10874.15	3019
79	1559.45	4409	235	4679.04	5128	391	7797.56	3163	547	10913.93	2156
81	1600.13	6782	237	4718.75	3858	393	7837.09	3139	549	10954.63	3091
83	1639.99	4529	239	4759.14	5895	395	7878.17	2636	551	10993.83	2899
85	1679.48	2204	241	4799.17	3738	397	7917.69	2540	553	11034.51	2084
87	1719.56	814	243	4839.03	3463	399	7957.98	1965	555	11073.71	1797
89	1759.62	4217	245	4879.6	3331	401	7997.34	1869	557	11114.61	263
91	1798.94	7477	247	4919.46	3187	403	8037.11	1437	559	11153.88	575
93	1851.91	3235	249	4959.04	4649	405	8077.79	2084	561	11193.79	5799
95	1879.55	1342	251	4999.35	4002	407	8117.06	2468	563	11234.44	9609
97	1920.22	6182	253	5038.94	1749	409	8157.33	2851	565	11273.76	4193
99	1959.44	8723	255	5079.4	2013	411	8196.93	1629	567	11313.61	7261
101	1999.94	5487	257	5119.03	3163	413	8237.76	2420	569	11354.37	12773
103	2039.59	5056	259	5158.73	5607	415	8277.16	2995	571	11393.47	11263
105	2079.29	4721	261	5198.72	4601	417	8317.58	2540	573	11433.51	13923
107	2119.54	5320	263	5238.55	4433	419	8369.19	3115	575	11473.73	3858
109	2160.04	3403	265	5279.02	3115	421	8397.36	2827	577	11513.48	3067
111	2198.86	2229	267	5318.31	2444	423	8437.11	2516	579	11553.58	2228
113	2239.06	3474	269	5358.42	3019	425	8477.07	1749	581	11593.17	3307
115	2279.54	5056	271	5398.7	2204	427	8516.45	2037	583	11633.09	5224
117	2319.26	6782	273	5438.49	2348	429	8557.14	718	585	11673.58	2564
119	2359.29	3906	275	5478.83	2588	431	8596.4	2108	587	11713.53	1701
121	2399.81	4217	277	5518.8	2708	433	8636.65	2444	589	11753.27	2060
123	2440.01	4193	279	5558.11	2468	435	8677.25	2420	591	11793.07	3450
125	2479.24	3594	281	5598.45	3882	437	8716.97	1485	593	11833.04	2300
127	2519.52	7501	283	5638.95	3690	439	8756.45	1318	595	11873.76	1773
129	2558.91	12030	285	5678.73	2348	441	8796.98	1222	597	11913.03	2060
131	2599.37	10496	287	5718.86	2420	443	8836.32	1701	599	11953.28	1917
133	2639.5	9681	289	5757.95	3235	445	8876.29	2108	601	11993.48	2108
135	2679.23	9130	291	5798.73	2851	447	8916.56	1917	603	12033.31	1917
137	2718.9	17039	293	5837.75	1030	449	8956.39	3067	605	12072.88	2636
139	2759.54	11023	295	5877.91	1629	451	9003.78	2947	607	12112.6	2180
141	2799.23	10832	297	5917.63	1941	453	9035.46	2540	609	12153.02	1677
143	2839.96	13636	299	5957.88	2108	455	9074.65	2584	611	12193.07	2588
145	2879.56	8723	301	5998.43	2156	457	9112.85	2971	613	12232.63	3690
147	2919.51	6590	303	6037.61	3594	459	9153.52	2396	615	12272.73	3570
149	2963.54	5200	305	6078.05	3283	461	9199.96	2180	617	12312.8	2540
151	2999.44	2875	307	6117.92	2276	463	9227.83	1893	619	12352.29	2276
153	3039.39	4193	309	6157.49	2540	465	9272.66	1509	621	12392.24	2132
155	3079.76	5416	311	6197.89	2204	467	9315.84	1677	623	12432.49	2037

注:点号为实测数据点号; D为实测数据点距剖面起点的距离; 测量值为实测点常规氡气测量值。

新窗口打开| 下载CSV

表3 常规氡气测量质量检查点测量数据统计

Table 3 Measurement data statistics of conventional radon gas measurement quality checkpoints

序号	L	P	相对百分误差/%	序号	L	P	相对百分误差/%
1	RS01	17	-22.79	10	RS01	303	-17.12
2	RS01	41	-16.27	11	RS01	357	-24.53
3	RS01	55	-18.41	12	RS01	429	-10.33
4	RS01	77	22.65	13	RS01	479	-8.38
5	RS01	123	10.31	14	RS01	511	13.52
6	RS01	159	-27.41	15	RS01	535	18.50
7	RS01	199	29.47	16	RS01	567	-19.71
8	RS01	221	-24.16	17	RS01	623	12.74
9	RS01	257	-27.04

注:L为测线号; P为质量检查点点号。

新窗口打开| 下载CSV

3 六盘山地区晚更新世以来沉积序列特征

3.1 清水河盆地晚更新世末以来沉积序列

清水盆地位于六盘山构造带东侧,晚更新世以来沉积序列齐全(图2),地层以萨拉乌苏组和水洞沟组河湖相沉积为主,粒度韵律变化明显;向造山带逐步过渡为风成黄土与冲洪积相砾石层交互沉积。岩性组合以冲积扇砾石层、河湖相粗砂、细砂、粉砂、黏土以及风成黄土沉积为主(图3)。中新统干河沟组(N₁g)之上普遍发育有河湖相沉积层,二者为平行不整合或角度不整合接触。根据岩性组合和地层不整合接触关系,该套地层可以分为3组: 第一组地层最下段主要为扇三角洲前缘相砾石层沉积,中段主要为滨浅湖相的粉砂、黏土质粉砂、粉砂质黏土和黏土层,最上段为湖陆过渡相的厚层块状灰白色黏土质粉砂,且顶部发育侵蚀不整合面。根据最新的年代数据,该组地层上部沉积时代约为72~60 ka B.P.^[41]。第二组地层不整合覆盖于第一段地层之上,下段地层岩性主要为滨浅湖相的黏土质粉砂、粉砂质黏土和黏土层,含有大量生物潜穴和石膏晶体,上段地层主要为泥炭沼泽相的黏土、黏土质粉砂和粉砂层。该段顶部地层时代为晚更新世^[42],并且发育有侵蚀不整合面。第三组地层主要为炭质黏土、黏土质粉砂和粉砂层。该段地层分布不均,厚度变化大,且底部年龄不一致,但均为全新世沉积层^[42]。

图3

图3 清水河盆地晚更新世末以来沉积序列(年代学数据来自Tian et al.^[41])

Fig.3 Stratigraphic sequence in the Qingshuihe Basin since the Late Pleistocene (chronological data from Tian et al.^[41])

3.2 六盘山东麓冲积扇晚更新世以来地质结构

3.2.1 冲积扇晚更新世以来地层序列特征

六盘山东麓冲积扇中晚更新世的河流相或冲洪积相沉积层主要发育在上更新统萨拉乌苏组三段侵蚀冲刷面之上(图4、图5a),至少发育两套连续的砾石层。萨拉乌苏组三段滨湖相黏土质粉砂层中发育有少量生物钻穴等生物遗迹,并且结晶有大量石膏晶体(图5b)。同时,往六盘山方向,随着地势逐渐升高,萨拉乌苏组三段滨湖相黏土质粉砂层逐渐相变为陆相马兰黄土沉积(图4、图5h)。

图4

图4 六盘山东麓晚更新世末冲积扇地层结构及砾石层沉积时代

Fig.4 Stratigraphic sequence of the alluvial fan east to the Liupan Mountain and the sedimentary time of the conglomerates

图5

图5 六盘山东麓冲积扇晚更新世末地层沉积特征

a—萨拉乌苏组三段顶面发育侵蚀间断面,上覆晚更新世末砾石层;b—萨拉乌苏组三段湖陆过渡相黏土质粉砂,发育有生物钻穴遗迹和石膏晶体;c—晚更新世末冲积相砾石层,砾石主要岩性组成为灰绿色泥灰岩和板岩,呈叠瓦状排列,并发育斜层理;d—晚更新世末河流冲积相冲积层,发育有斜层理;e—晚更新世末河流冲积相冲积层,发育有透镜状层理;f—晚更新世末河流冲积相冲积层,发育有平行层理;g—晚更新世末洪积相细砂层,发育有生物钻穴等生物遗迹和平行层理;h—六盘山东麓冲积扇上晚更新世末马兰黄土,发育有柱状节理

Fig.5 Seimentary characteristics of the Late Pleistocene strata in the alluvial fan east to the Liupan Mountain

a—the third part of the Salawusu Formation contacts unconformably with the lower Late Pleistocene conglomerates; b—relics of biogenic burrows and gypsum in the argillaceous siltstone of the third part of the Salawusu Formation; c—alluvial facies conglomerates during the Late Pleistocene, the lithologies of the conglomerates are mainly greyish-green marlite and mudstone, the pebbles are aligned in imbricated arrangement; d—Late Pleistocene fluvial facies coarse sand layers with cross beddings; e—Late Pleistocene fluvial facies coarse sand layers with lenticular beddings; f—Late Pleistocene alluvial strata at the end of the alluvial fan with parallel beddings; g—Late Pleistocene alluvial strata at the end of the alluvial fan with parallel beddings and biogenic holes; h—Late Pleistocene Malan loess with columnar joints in the alluvial fan east to the Liupan Mountain

通过野外地质调查,纵向解剖六盘山东麓冲积扇地层结构,冲积扇至少发育了两套延伸连续的砾石层(图4)。冲积扇上以砾石、含砾粗砂、细砂和黏土质粉砂等沉积为主,多发育叠瓦状构造(图5c)、斜层理(图5d)和透镜状层理(图5e)等沉积构造,沉积环境以河流冲积相和洪积相为主(图4)。另外,在冲积扇扇端,开始出现黏土质粉砂、黏土和粉砂等沉积层,沉积构造以平行层理(图5f)为主,偶尔出现钻穴潜穴等生物遗迹(图5g),沉积环境多为沼泽相或滨湖相(图4)。

在三岔村剖面和北沟沿村剖面中,分别对下部和上部两套事件沉积砾石层中的透镜状砂层开展光释光测年研究。其中,在三岔村剖面下部事件沉积砾石层内的透镜状砂层中采集光释光样品SC-OSL-1,测年结果指示事件沉积形成时代为43.33±9.13 ka B.P;在北沟沿村剖面上部事件沉积砾石层内的透镜状砂层中采集的光释光样品BGY-OSL-1和BGY-OSL-2,测年结果指示事件沉积形成时代为22.92~20.71 ka B.P.。

3.2.2 冲积扇浅部地层结构特征

如图6可控源音频大地电磁测量结果所示,GC02剖面整体自上而下电阻率呈上高下低二元结构特征,浅部高阻薄层电阻率大于100 Ω·m,随着深度的增加电阻率呈明显的低阻,且多具逐步减小的趋势,电阻率多小于30 Ω·m。通过对电性特征的综合分析,六盘山东麓晚更新世冲积扇浅部垂向地层结构解释如下:剖面0~1 km段,该段由浅入深电阻率变化不大,总体在10 Ω·m左右,在深度1.4 km以深电阻率稍有抬升,可能为地层岩性变化所引起的;剖面1~4.2 km段,浅表电阻率为70~100 Ω·m,厚度多为几米至几十米,沿剖面在横向上呈不均匀分布,该层主要反映了第四系黄土、洪积砂砾石层。高阻层之下为厚度较大的中阻层位,电阻率为20~50 Ω·m;剖面4.2~12.3 km段,浅部高阻特征与剖面西侧的电性特征基本一致,厚度一般在几米至几十米,反映了第四系黄土层和砂砾石。基于可控源音频大地电磁测量结果解释的冲积扇地层结构与野外剖面中观察到的地层沉积序列基本一致,均以冲积扇相砂砾石沉积夹黄土沉积为主。

图6

图6 六盘山东麓冲积扇可控源音频大地电磁测量剖面(GC02)特征

Fig.6 Interpretation of the controlled-source audio-frequency magnetotelluric measurement of the profile GC02 in the alluvial fan east to the Liupan Mountain

4 六盘山东麓冲积扇晚更新世以来发育过程与构造、气候因素的耦合关系

4.1 冲积扇晚更新世事件沉积与构造活动、气候变化的耦合关系

冲积扇中的砾石层代表事件性沉积,其成因机制往往与构造活动或气候转变事件密切相关。通过光释光测年,将六盘山东麓冲积扇中两套砾石层的沉积时代分别限定在~43.33 ka B.P.和22.92~20.72 ka B.P.(图4、图6)。

从构造活动方面来看,受晚更新世共和运动影响,海原断裂带发生多期构造活动(图7):①在清水河盆地固原地区发育了48.1 ka B.P.的河流阶地^[18]和~38 ka B.P.的夷平面^[23];②六盘山东北侧寺口子剖面中,角度不整合覆盖于新近系之上~26.4 ka B.P.的砾石层,指示了强烈的构造活动^[23];③晚更新世末,清水河盆地固原地区的海原—六盘山断裂带不仅发生~15 ka B.P.的左旋逆冲^[18,23],还造成~13.5 ka B.P.的“老阶地堆积”^[19]和~14 ka B.P.不整合面^[23]的发育。活动断裂的研究也显示,~15 ka B.P.以来,海原断裂带至少发生过3次古地震(~6.1 ka B.P., 10.8或9.3~7.7 ka B.P., 13.8 ka B.P.或12.7~11.5 ka B.P.)^[22,43-44]。

图7

图7 六盘山东麓冲积扇晚更新世末以来活动性与断裂带构造活动、气候变化序列对比关系

(海原断裂带晚更新世末活动性据Zhang et al.^[22]、冉永康等^[43]、向宏发等^[18]、张培震等^[44]、肖骏等^[23];古里雅冰芯气候记录据姚檀栋等^[46];深海氧同位素气候记录据Martinson et al.^[54])

Fig.7 Comparison between the tectonic activities of the alluvial fan east to the Liupan Mountain, the structural deformation periods of the Haiyuan Fault System, and changing of the climate around the Liupan Mountain since the Late Pleistocene

(Late Pleistocence activity of Haiyuan fault zone according to Zhang et al.^[22], Ran et al.^[43], Xiang et al.^[18], Zhang et al.^[44], Xiao et al.^[23];Guliya ice core climate record by Yao et al.^[46];Deep-sea oxygen isotope climate record by Martinson et al.^[54])

从气候变化方面来看,晚更新世以来青藏高原及其周缘地区,千年尺度的古气候变化具有幅度大、频率高和突发性强等特点^[45⇓-47]。MIS3阶段全球一般以暖湿为主,而在青藏高原47~43 ka B.P.期间却存在干冷气候阶段,可能受控于青藏高原隆升对局部地区气候的影响作用^[48](图7)。40~30 ka B.P.阶段,在青藏高原上为大湖期,气候温暖湿润^[49]。从青藏高原东北缘至鄂尔多斯高原西部,却在56~36 ka B.P.或30 ka B.P.持续发育沉积间断,在MIS3段末期开始发育古湖^[50-51]。随着末次冰盛期的到来,青藏高原及高原东北缘地区的古气候也再次变得干冷,至末次冰期全盛时(~18 ka B.P.)大陆性冰川在高原上和周缘地区广为扩展,并且古湖逐渐干涸,主要沉积黄土和风成砂^{[48,50,52-53]}。

由此可知,六盘山地区晚更新世构造和气候条件呈现间断性波动震荡变化特征。清水河盆地固原地区发育48.1 ka B.P.的河流阶地^[18]和~38 ka B.P.的夷平面^[23],这表明清水河盆地在~48 ka B.P.经历显著的构造抬升后,至~38 ka B.P.区域构造活动仍保持相对平静,区域地形地貌经历长时间风化,逐渐被夷平。在此期间,全球一般以暖湿气候为主(MIS3阶段),青藏高原则整体处于稳定的干冷气候阶段(47~43 ka B.P.)。因此,在构造活动相对平静的条件下,~43.33 ka B.P.气候条件的波动可能是触发该期事件沉积的主要诱因。

在六盘山东侧寺口子剖面中,~26.4 ka B.P.的砾石层角度不整合覆盖于新近系之上,指示了强烈的构造活动。另外,~30 ka B.P.之后全球气候与青藏高原及周缘地区的气候均由温暖湿润向寒冷干旱阶段转变^[50,52],但是在六盘山地区晚更新世气候变化保持高频振荡特征,冰期、间冰期气候两极分化,冰期更干冷,间冰期更温暖^[34]。六盘山东麓冲积扇中顶部砾石层的形成时间(22.92~20.71 ka B.P.)不仅与六盘山地区构造活动有关,而且与气候转变阶段具有时间上的相关性。在构造活动和气候变化均不稳定的条件下,六盘山东麓冲积扇中顶部事件层的发育可能受到构造和气候因素的共同诱发。

综上所述,在六盘山构造带和海原断裂带的构造平静期和构造活跃期,冲积扇上均有事件沉积层发育。因此,气候条件的波动可能是触发事件沉积的主要因素。但是,在本文的研究中,事件沉积的发育与构造活动和气候转变阶段仅建立了时间序列上的耦合关系,构建成因机制之间的耦合关系还需开展古气候和活动构造等方面的深入研究。

4.2 六盘山东麓冲积扇现今发育过程与断裂活动的关系

跨越海原断裂带和六盘山东麓的二维地震剖面揭示,六盘山及其东北侧的清水河盆地第四系已经卷入构造变形,揭示六盘山及海原断裂带在第四纪仍存在明显的构造活动^[17]。从GC02剖面可控源音频大地电磁测深数据解译结果可以看出,在剖面0.9、2.7、4.5 km位置显示电性扭曲和梯度变化,推断可能为断层所致,可能反映了六盘山东麓冲积扇之下海原断裂带次级断层的构造活动(图8a)。剖面11.4 km位置也存在明显的电性扭曲,同时断裂西侧第四系沉积厚度加大。电性扭曲特征可能反映了隐伏的清水河断裂,并且该断层产状陡立,具有走滑断裂的变形特征。第四系沉积厚度加大,又指示清水河断裂具有正断层的变形特征,断面倾向西,西侧为下降盘,东侧为上升盘,断裂西侧地层沉积受断层影响而加厚。

图8

图8 六盘山东麓冲积扇地球物理特征及氡气测量特征

a—可控源大地音频电测深解译剖面;b—氡气值变化曲线

Fig.8 Geophysical and radon survey characteristics of the alluvial fan east to the Liupan Mountain

a—interpretation of the controlled-source audio-frequency magnetotelluric measurement data; b—changing curve of the radon measurement data

常规氡气测量结果显示,大致以6 km为界,6 km以西地段的氡气背景明显高于6 km以东地段,且呈明显的多峰异常,反映了该剖面位置构造活动西侧明显强于东侧的现象(图8b)。在剖面0.9、2.7、4.5、11.4 km处则呈明显的氡气异常(图8b),初步认为可能是断裂显示。

综合两种地球物理手段可以看出,两种测量结果指示的异常位置相吻合,且从地球物理特征看,均为断层的反应。据此可推测,在六盘山东麓冲积扇之下,不仅存在海原断裂带的次级活动断裂,而且断裂还控制了冲积扇的沉积过程。因此,在活动断层的影响下,六盘山东麓冲积扇现今仍具有明显的活动性,存在将来发生地质灾害的潜在风险。

5 结论

1)六盘山东麓冲积扇晚更新世地层组成主要包括上更新统萨拉乌苏组三段滨湖相沉积层和晚更新世以来河流相、冲洪积相沉积层。其中,晚更新世以来河流相和冲洪积相沉积层主要发育在上更新统萨拉乌苏组三段侵蚀冲刷面之上,至少包含两套事件沉积层。往六盘山方向,随着地势逐渐升高,萨拉乌苏组三段滨湖相黏土质粉砂层相变为陆相马兰黄土沉积。

2)六盘山东麓冲积扇在晚更新世具有较高的活动性,至少发育两期事件沉积,分别形成于~43.33 ka B.P.和22.92~20.72 ka B.P.。第一期事件沉积(~43.33 ka B.P.)发育在构造活动相对平静、气候条件振荡变化的阶段,第二期事件沉积(22.92~20.71 ka B.P.)发育在构造和气候条件均不稳定的阶段。事件沉积的发育与晚更新世气候条件的波动具有更密切的关系。但在本文的研究中,事件沉积的发育与构造活动和气候转变阶段仅建立了时间序列上的联系,构建成因机制之间的耦合关系还需开展古气候和活动构造等方面的深入研究。

3)可控源音频大地电磁测量和常规氡气测量结果显示,现今六盘山东麓冲积扇的发育过程受到海原断裂带和清水河断裂变形过程的显著影响,现今仍具有明显的活动性。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

[45]

Fang

X M

, Dai

X R

, Li

J J

, et al.

The abrupt and unstable evolution of Asian Monsoon: A case study of the soil occurrence during the last interglacial

[J]. Science in China:Series D, 1996(2):154-160.

[46]

姚檀栋, Thompson

L G

, 施雅风, 等.

古里雅冰芯中末次间冰期以来气候变化记录研究

[J]. 中国科学:D辑, 1997, 27(5):447-452.

Yao

T D

, Thompson

L G

, Shi

Y F

, et al.

Study of the climatic changing since interglacial recorded by the Gurya ice core

[J]. Science in China:Series D, 1997, 27(5):447-452.

[47]

鹿化煜, 安芷生, 王晓勇, 等.

最近14 Ma青藏高原东北缘阶段性隆升的地貌证据

[J]. 中国科学:D辑, 2004, 34(9):855-864.

H Y

, An

Z S

, Wang

X Y

, et al.

Geomorphological evidence of the staged uplift of the northeastern margin of Qinghai-Tibet Plateau in recent 14 Ma

[J]. Science in China:Series D, 2004, 34(9):855-864.

[48]

施雅风, 李吉均, 李炳元, 等.

晚新生代青藏高原的隆升与东亚环境变化

[J]. 地理学报, 1999, 54(1):10-21.

Shi

Y F

, Li

J J

, Li

B Y

, et al.

Uplift of the Qinghai-Xizang (Tibetan) plateau and East Asia environmental change during late Cenozoic

[J]. Acta Geographica Sinica, 1999, 54(1):10-21.

[49]

李炳元, 张青松, 王富葆, 等.

喀喇昆仑山—西昆仑山地区湖泊演化

[J]. 第四纪研究, 1991,(1):64-71.

B Y

, Zhang

Q S

, Wang

F B

, et al.

Evolution of the lakes in the Karakorumwest Kunlun mountains

[J]. Quaternary Sciences, 1991, 11(1):64-71.

[50]

靳鹤龄, 李明启, 苏志珠, 等.

220ka以来萨拉乌苏河流域地层磁化率与气候变化

[J]. 中国沙漠, 2006, 26(5):680-686.

萨拉乌苏河流域滴哨沟湾剖面磁化率变化结果表明:近220 ka来我国北方气候变化极不稳定,存在着不同尺度的频繁变化,特别是寒冷气候阶段变化尤为频繁,其中倒数第二次冰期存在5个气候旋回,末次冰期存在10个气候旋回。这些气候变化与深海氧同位素、极地冰芯反映的全球变化具有良好的对应关系,反映了该区气候变化与全球变化的一致性。控制本区气候变化的主要因素是全球冰量变化及太阳辐射影响的东亚季风变化。

Jin

H L

, Li

M Q

, Su

Z Z

, et al.

Climatic change reflected by stratigraphical magnetic susceptibility in Salawusu river basin,North China since 220ka BP

[J]. Journal of Desert Research, 2006, 26(5):680-686.

[51]

崔加伟, 李振宏, 刘锋, 等.

宁夏红寺堡盆地萨拉乌苏组地层时代重新厘定及意义

[J]. 地质力学学报, 2018, 24(2):283-292.

Cui

J W

, Li

Z H

, Liu

, et al.

Redefinition of the sedimentary time of the salawusu formation in the Hongsibu Basin,Ningxia and its significance

[J]. Journal of Geomechanics, 2018, 24(2):283-292.

[52]

靳鹤龄, 李明启, 苏志珠, 等.

萨拉乌苏河流域地层沉积时代及其反映的气候变化

[J]. 地质学报, 2007, 81(3):307-315.

Jin

H L

, Li

M Q

, Su

Z Z

, et al.

Sedimentary age of strata in the salawusu river basin and climatic changing

[J]. Acta Geologica Sinica, 2007, 81(3):307-315.

DOI:10.11867/j.issn.1001-8166.2012.07.0788 [本文引用: 1]

[53]

刘冰, 靳鹤龄, 孙忠, 等.

青藏高原东北部共和盆地风成沉积地球化学特征及其揭示的气候变化

[J]. 地球科学进展, 2012, 27(7):788-799.

通过对共和盆地东部风成沉积的地球化学分析，并结合14C和OSL年代，重建了区域末次盛冰期以来气候变化过程。21 ka BP之前气候寒冷偏湿，21~15.82 ka BP 为末次盛冰期（Last Glacial Maximum，LGM），气候极为寒冷干燥；15.82~9.5 ka BP 气候转暖且偏干，其中14.5~13.6 ka BP 和11.9~9.5 ka BP 气候明显冷干，分别为老仙女木时期（Oldest Dryas，OD）和新仙女木时期（Younger Dryas，YD），而15.82~14.5 ka BP和13.6~11.9 ka BP （Bølling-Allerød暖期, B/A）相对温暖；9.5~7.2 ka BP 暖湿程度明显提高，7.2~5.1 ka BP 气候波动频繁，相对冷干和相对暖湿多次更替。5.1~2.7 ka BP 暖湿程度基本稳定，之后气候趋于寒冷但湿度明显较大。这些气候变化过程与青藏高原大量的古气候信息记录具有良好的一致性，表明共和盆地气候变化与青藏高原气候变化的高度一致性。

Liu

, Jin

H L

, Sun

, et al.

Geochemical characteristics of aeolian deposits in Gonghe Basin,northeastern Qinghai-Tibetan Plateau and the indicating climatic changes

[J]. Advances in Earth Science, 2012, 27(7):788-799.

DOI:10.11867/j.issn.1001-8166.2012.07.0788 [本文引用: 1]

The climatic change since the Last Glacial Maximum (LGM) period was reconstructed based on the analysis of geochemical characteristics of the aeolian deposits in Gonghe Basin, northeastern Qinghai-Tibetan Plateau, coupled with the 14C and OSL chronology. The cold and wet climate dominated the region before 21 ka BP, and the climate became very cold and dry in 21~15.82 ka BP, corresponding to the LGM period. From 15.82 to 9.5 ka BP, the regional climate tended to be warm and dry in general. During this period, the cold and dry condition occurred in 14.5~13.6 ka BP and 11.9-9.5 ka BP, implying the Oldest Dryas and Younger Dryas phases, while the relatively warm climate was found in 15.82~14.5 ka BP and 13.6~11.9 ka BP (BøllingAllerød period, B/A period). The warm and humid degree obviously increased between 9.5 and 7.2 ka BP, marking the relatively warm and wet condition. The cold-dry and warm-humid climate fluctuated in 7.2~5.1 ka BP. In 5.1~2.7 ka BP, the degree of warm and wet is relatively stable but it tended to be cold with high moisture since 2.7 ka BP. These changes are coincident with the paleoclimatic records in Qinghai-Tibetan Plateau, reflecting higher consistency in climatic change between Gonghe Basin and Qinghai-Tibetan Plateau.

[54]

Martinson

D G

, Pisias

N G

, Hays

J D

, et al.

Age dating and the orbital theory of the ice ages:Development of a high-resolution 0 to 300,000 year chronostratigraphy

[J]. Quaternary Research,27:1-29.

[1]

李新坡

. 中国北方地区冲积扇地貌发育特征与影响因素分析[D]. 北京: 北京大学, 2007.

X P

. Geomorphological development characteristics and influencing factors of alluvial fans in Northern China[D]. Beijing: Peking University, 2007.

[2]

Malik

J N

, Sohoni

P S

, Merh

S S

, et al.

Active tectonic control on alluvial fan architecture along Kachchh mainland Hill Range,Western India

[J]. Zeitschrift Für Geomorphologie, 2001, 45(1):81-100.

[3]

Viseras

, Calvache

M L

, Soria

J M

, et al.

Differential features of alluvial fans controlled by tectonic or eustatic accommodation space:Examples from the Betic Cordillera,Spain

[J]. Geomorphology, 2003, 50(1-3):181-202.

[4]

White

, Drake

, Millington

, et al.

Constraining the timing of alluvial fan response to late quaternary climatic changes,southern Tunisia

[J]. Geomorphology, 1996, 17(4):295-304.

[5]

Harvey

A M

, Silva

P G

, Mather

A E

, et al.

The impact of Quaternary sea-level and climatic change on coastal alluvial fans in the Cabo de Gata ranges,southeast Spain

[J]. Geomorphology, 1999, 28(1-2):1-22.

[6]

Nott

J F

, Thomas

M F

, Price

D M

Alluvial fans,landslides and late Quaternary climatic change in the wet tropics of northeast Queensland

[J]. Australian Journal of Earth Sciences, 2001, 48(6):875-882.

[7]

闫震鹏, 赵云章, 焦红军, 等.

黄河冲积扇对中原城市群的地质控制作用

[J]. 地学前缘, 2010, 17(6):278-285.

Yan

Z P

, Zhao

Y Z

, Jiao

H J

, et al.

The geological control of the Yellow River alluvial fan on central plain cities

[J]. Earth Science Frontiers, 2010, 17(6):278-285.

[8]

王初生, 叶为民, 杜灏洁.

上海城市地下工程环境地质效应研究

[J]. 地下空间与工程学报, 2005, 1(2):283-286.

Wang

C S

, Ye

W M

, Du

H J

The urban geo-environmental effect of underground engineering in Shanghai City

[J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering, 2005, 1(2):283-286.

[9]

刘立才, 陈鸿汉, 杨仪, 等.

沉积环境和人类活动对苏锡常地区浅层地下水的水质效应

[J]. 中国地质, 2009, 36(4):915-919.

Liu

L C

, Chen

H H

, Yang

, et al.

The effects of sedimentary environment and human activity on shallow groundwater quality in Suxichang area

[J]. Geology in China, 2009, 36(4):915-919.

[10]

闫震鹏

地质构造对黄河下游悬河稳定性的控制作用

[J]. 人民黄河, 2009, 31(7):16-17,19.

Yan

Z P

Control function of geologic structure to the stability of elevated section of the lower Yellow River

[J]. Yellow River, 2009, 31(7):16-17,19.

[11]

Zhang

P Z

, Burchfiel

B C

, Molnar

, et al.

Late Cenozoic tectonic evolution of the Ningxia-Hui autonomous region,China

[J]. Geological Society of America Bulletin, 1990, 102(11):1484-1498.

[12]

宋友桂, 方小敏, 李吉均, 等.

晚新生代六盘山隆升过程初探

[J]. 中国科学:D辑, 2001(B12):142-148.

Song

Y G

, Fang

X M

, Li

J J

, et al.

Study on uplift process of Liupan Mountain in late Cenozoic

[J]. Science in China:Series D, 2001(B12):142-148.

[13]

Zheng

D W

, Zhang

P Z

, Wan

J L

, et al.

Rapid exhumation at -8 Ma on the Liupan Shan thrust fault from apatite fission-track thermochronology:Implications for growth of the northeastern Tibetan Plateau margin

[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2006, 248(1-2):198-208.

[14]

滕吉文, 阮小敏, 张永谦, 等.

青藏高原地壳与上地幔成层速度结构与深部层间物质的运移轨迹

[J]. 岩石学报, 2012, 28(12):4077-4100.

Teng

J W

, Ruan

X M

, Zhang

Y Q

, et al.

The stratificational velocity structure of crust and covering strata of upper mantle and the orbit of deep interaquifer substance locus of movement for Tibetan Plateau

[J]. Acta Petrologica Sinica, 2012, 28(12):4077-4100.

[15]

Wang

, Kirby

, Peizhen

, et al.

Tertiary basin evolution along the northeastern margin of the Tibetan Plateau:Evidence for basin formation during Oligocene transtension

[J]. Geological Society of America Bulletin, 2013, 125(3/4):377-400.

[16]

王椿镛, 李永华, 楼海.

与青藏高原东北部地球动力学相关的深部构造问题

[J]. 科学通报, 2016, 61(20):2239-2263.

Wang

C Y

, Li

Y H

, Lou

Issues on crustal and upper-mantle structures associated with geodynamics in the northeastern Tibetan Plateau

[J]. Chinese Science Bulletin, 2016, 61(20):2239-2263.

[17]

王伟涛, 张培震, 郑德文, 等.

青藏高原东北缘海原断裂带晚新生代构造变形

[J]. 地学前缘, 2014, 21(4):266-274.

Wang

W T

, Zhang

P Z

, Zheng

D W

, et al.

Late Cenozoic tectonic deformation of the Haiyuan fault zone in the northeastern margin of the Tibetan Plateau

[J]. Earth Science Frontiers, 2014, 21(4):266-274.

[18]

向宏发, 虢顺民, 张秉良, 等.

六盘山东麓活动逆断裂构造带晚第四纪以来的活动特征

[J]. 地震地质, 1998, 20(4):321-327.

[本文引用: 7]

新的野外调查研究结果表明,六盘山东麓断裂是一条第四纪以来的活动逆断裂构造带。根据断裂走向、活动时代及活动性质的变化,可把该断裂带分为北、中、南3段。北段以左旋走滑运动为主,中、南段以倾向逆冲运动为特征。活动时代北新南老,水平位错北强南弱。晚第四纪以来断裂活动特征的这种变化与西华山-六盘山条形地块东向滑移受阻及断裂走向的改变有关。

Xiang

H F

, Guo

S M

, Zhang

B L

, et al.

Active features of the eastern Liupanshan piedmont reverse fault zone since late quaternary

[J]. Seismology and Geology, 1998, 20(4):321-327.

[本文引用: 7]

New results of field investigations show that the eastern Liupanshan piedmond fault is an active reverse fault zone since late Quaternary. This fault zone can be divided into north,middle,and south three segments in the light of the changes of its strike,active ages and active natures. The north segment is dominated by left lateral strike slip,while the middle and the south segments are characterized by thrust movement. The active age of the north segment is youger than the south and larger horizontal dislocations occurred on the north. Such changes of fault activities since late Quaterary are associated with obstruction for the eastward slide of the Xihuashan Liupanshan block as well as the variation of the fault strike.

[19]

李传友

. 青藏高原东北部几条主要断裂带的定量研究[D]. 北京: 中国地震局地质研究所, 2005.

C Y

. Quantitative study on several main fault zones in the northeast of Qinghai-Tibet Plateau[D]. Beijing: Institute of Geology,China Earthquake Administration, 2005.

[20]

赵秋晨

. 六盘山东麓泾河上游河流阶地的形成年代及新构造运动意义[D]. 北京: 中国地质大学(北京), 2015.

Zhao

Q C

. Formation age of river terraces in the upper reaches of Jinghe River at the eastern foot of Liupanshan Mountain and its significance of neotectonic movement[D]. Beijing: China University of Geosciences(Beijing), 2015.

[21]

张培震, 郑德文, 尹功明, 等.

有关青藏高原东北缘晚新生代扩展与隆升的讨论

[J]. 第四纪研究, 2006, 26(1):5-13.

Zhang

P Z

, Zheng

D W

, Ying

G M

, et al.

Discussion on late Cenozoic growth and rise of Northeastern margin of the Tibetan Plateau

[J]. Quaternary Sciences, 2006, 26(1):5-13.

[22]

Zhang

P Z

, Min

, Deng

Q D

, et al.

Paleoearthquake rupture behavior and recurrence of great earthquakes along the Haiyuan fault,northwestern China

[J]. Science in China Series D:Earth Sciences, 2005, 48(3):364-375.

[本文引用: 4]

[23]

肖骏, 陈汉林, 林秀斌, 等.

海原—六盘山地区活动构造的活动时间厘定:来自光释光测年的限定

[J]. 地球科学, 2011, 36(6):993-998.

[本文引用: 8]

Xiao

, Chen

H L

, Lin

X B

, et al.

Determination of the timing of active structures in Haiyuan-liupan Shan area:Constraints from OSL dating

[J]. Earth Science, 2011, 36(6):993-998.

[本文引用: 8]

[24]

Y C

, Shan

X J

, Qu

C Y

, et al.

Elastic block and strain modeling of GPS data around the Haiyuan-Liupanshan fault,northeastern Tibetan Plateau

[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2017,150:87-97.

[25]

张晓亮, 师昭梦, 蒋锋云, 等.

海原—六盘山弧型断裂及其附近最新构造变形演化分析

[J]. 大地测量与地球动力学, 2011, 31(3):20-24.

Zhang

X L

, Shi

Z M

, Jiang

F Y

, et al.

Research on late tectonic deformation evolvement of Huaiyuan-Liupanshan arc fault and its surrounding area

[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 2011, 31(3):20-24.

[26]

李强, 江在森, 武艳强, 等.

海原—六盘山断裂带现今构造变形特征

[J]. 大地测量与地球动力学, 2013, 33(2):18-22.

, Jiang

Z S

, Wu

Y Q

, et al.

Present-day tectonic deformation characteristics of Haiyuan-Liupanshan fault zone

[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 2013, 33(2):18-22.

[27]

刘兴旺, 袁道阳, 史志刚, 等.

六盘山断裂带构造活动特征及流域盆地地貌响应

[J]. 地震工程学报, 2015, 37(1):168-174,195.

Liu

X W

, Yuan

D Y

, Shi

Z G

, et al.

Tectonic activity characteristics of the Liupanshan fault zone and geomorphologic response of drainage basin

[J]. China Earthquake Engineering Journal, 2015, 37(1):168-174,195.

[28]

杜方, 闻学泽, 冯建刚, 等.

六盘山断裂带的地震构造特征与强震危险背景

[J]. 地球物理学报, 2018, 61(2):545-559.

DOI:10.6038/cjg2018L0181 [本文引用: 1]

集成活动构造与震源机制解、重新定位小震分布、历史与现今地震、GPS速度场等资料，综合分析了六盘山断裂带的构造动力学条件与变形方式、横剖面构造、历史强震破裂背景、GPS形变以及现代地震活动性，进而探讨了该断裂带的强震危险背景.结果表明：NNW向六盘山断裂带的运动与变形主要缘于青藏地块东北缘的向东水平挤出受到相对稳定的华北地块西缘（鄂尔多斯地块）阻挡而聚集的水平挤压作用；此外，海原和陇县-宝鸡两条NW向走滑断裂带的左旋运动在右阶区的局部会聚作用，也由六盘山断裂带的变形与运动来承受与转换.横剖面上，六盘山断裂带表现为向东推覆的大型逆冲构造带，主滑脱带位于~25 km深处，之下很可能存在分隔青藏与华北地块的超壳-岩石圈型深断裂带.沿六盘山断裂带中-南段以及更靠南东的陇县-宝鸡断裂带存在总长为120~140 km、至少最近~1400年未发生M ≥ 6½强震破裂的地震空区.地震空区内的断裂，GPS形变显示已有显著应变积累，地震活动上出现为小震稀疏或空缺的部位，以及低b值区，反映那里的断面业已闭锁，并已有高应力积累.因此，六盘山断裂带中-南段和陇县-宝鸡断裂带应是未来可能发生强震/大地震的两个危险地段，潜在地震的最大矩震级估值分别为MW=7.3±和7.2±.

, Wen

X Z

, Feng

J G

, et al.

Seismo-tectonics and seismic potential of the Liupanshan fault zone (LPSFZ),China

[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2018, 61(2):545-559.

[29]

皮娇龙, 滕吉文, 丁志峰, 等.

青藏高原东北缘六盘山构造带及邻域的动力学响应数值模拟

[J]. 地球物理学进展, 2018, 33(1):64-73.

J L

, Teng

J W

, Ding

Z F

, et al.

Numerical simulation on the dynamic response of Liupanshan tectonic belt in the northeastern Tibetan Plateau and its adjacent regions

[J]. Progress in Geophysics, 2018, 33(1):64-73.

[30]

庞亚瑾, 杨少华, 李海兵, 等.

青藏高原东北缘海原—六盘山断裂带现今地壳应力环境的数值分析

[J]. 岩石学报, 2019, 35(6):1848-1856.

Pang

Y J

, Yang

S H

, Li

H B

, et al.

Numerical modeling of current crustal stress state in Haiyuan-Liupanshan fault system of NE Tibet

[J]. Acta Petrologica Sinica, 2019, 35(6):1848-1856.

[31]

肖霖, 李朝鹏, 王伟涛, 等.

宁夏固原寺口子剖面色度记录的29 Ma以来气候演化

[J]. 地质论评, 2019, 65(3):623-631.

Xiao

, Li

C P

, Wang

W T

, et al.

Climate evolution since 29 Ma recorded by sediment color on Sikouzi Section,Guyuan,Ningxia

[J]. Geological Review, 2019, 65(3):623-631.

[32]

Larsen

H C

, Saunders

A D

, Clift

P D

, et al.

Seven million years of glaciation in Greenland

[J]. Science,264:952-955.

[33]

Qiu

N S

, Liu

Uplift and denudation in the continental area of China linked to climatic effects:Evidence from apatite and zircon fission track data

[J]. Scientific Reports, 2018, 8(1):9546.

[34]

杨东, 方小敏, 彭子成, 等.

陇西六盘山黄土及最近1.8 Ma B. P.以来的构造运动气候变化

[J]. 地理科学, 2006, 26(2):192-198.

Yang

, Fang

X M

, Peng

Z C

, et al.

Liupanshan loess since last 1.8 ma B. P. on Longxi Basin of Western China and its response to tectonic movement and climate

[J]. Scientia Geographica Sinica, 2006, 26(2):192-198.

[35]

董晓朋, 李振宏, 崔加伟, 等.

宁夏清水河中上游发现末次冰期最盛期冰缘遗迹群

[J]. 地球科学与环境学报, 2022, 44(3):524-534.

Dong

X P

, Li

Z H

, Cui

J W

, et al.

Discovery of periglacial phenomena in the late stage of last glacial maximum at the upper to middle reaches of Qingshuihe River,Ningxia,China

[J]. Journal of Earth Sciences and Environment, 2022, 44(3):524-534.

[36]

Aitken

M J

. An introduction to optical dating[G]//An introduction to optical dating. Oxford: Oxford University Press,1998:87-107.

[37]

Y C

, Wang

X L

, Wintle

A G

A new OSL chronology for dust accumulation in the last 130,000 yr for the Chinese Loess Plateau

[J]. Quaternary Research, 2007, 67(1):152-160.

[38]

王旭龙, 李晓妮, 卢演俦.

红光固体二极管点阵在释光测年中的光照应用

[J]. 海洋地质与第四纪地质, 2004, 24(1):133-137.

Wang

X L

, Li

X N

, Lu

Y C

Red led and its application to luminescence lighting

[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2004, 24(1):133-137.

[39]

王旭龙, 卢演俦, 李晓妮.

细颗粒石英光释光测年:简单多片再生法

[J]. 地震地质, 2005, 27(4):615-623.

文中报道了细颗粒石英光释光测年中测量等效剂量的一种可靠技术——简单多片再生法。该技术的核心是引入单片再生法中试验剂量校正感量变化的功能,即在天然和再生多测片光释光信号测量后,再对各测片辐照以试验剂量,利用试验剂量的光释光信号响应对各测片归一化,同时校正可能发生的感量变化。从方法学上,这一技术具有以下优点1)试验剂量可以校正各测片的感量变化;2)对各测片归一化,克服了实验数据分散度的问题;3)通过对比简单多片再生法与单片再生法在测年中的表现,证实简单多片再生法可以克服单片再生法中可能发生的光释光信号的积累问题。最后,文中通过测定参考年龄样品,即洛川剖面末次冰期马兰黄土(L1)的开始堆积年龄,验证了简单多片再生法的可靠性,即在提高测量准确度和精度的同时,更节约时间。

Wang

X L

, Lu

Y C

, Li

X N

Luminescence dating of fine-grained quartz in Chinese loess-simplified multiple aliquot regenerative-dose (mar) protocol

[J]. Seismology and Geology, 2005, 27(4):615-623.

[40]

Rees-Jones

Optical dating of young sediments using fine-grain quartz

[J]. Ancient TL, 1995, 13(2):9-14.

[41]

Tian

J X

, Li

M T

, Liang

Z R

, et al.

Tectonic evolution of the Qingshuihe Basin since the Late Miocene:Relationship with north-eastward expansion of the Tibetan Plateau

[J]. Geological Journal, 2020, 55(11):7148-7166.

[42]

马兆颖, 董晓朋, 张庆, 等.

六盘山晚更新世以来抬升过程沉积响应及环境效应

[J]. 煤田地质与勘探, 2020, 48(5):152-164.

Z Y

, Dong

X P

, Zhang

, et al.

Sedimentary response to the uplift of the Liupanshan since the late Pleistocene and its environmental effects

[J]. Coal Geology & Exploration, 2020, 48(5):152-164.

[43]

冉勇康, 段瑞涛, 邓起东, 等.

海原断裂高湾子地点三维探槽的开挖与古地震研究

[J]. 地震地质, 1997, 19(2):97-107.

对海原断裂高湾子地点进行大比例尺地质地貌填图和三维探槽开挖,揭示出7次古地震事件,除1920年地震外,它们的年龄分别为距今(10004±3196),(6689±169),(6120±505),(4208±577),(2763±372)和(1005±465)a;重复间隔分别为(3315±3200),(561±532),(1920±766),(1425±686),(1578±595)和(980±465)a。事件Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ,Ⅶ的水平位移量分别为(5.6±2.3),(1.5±1.1),(1.5±1.1),(2±1)和(7±0.5)m.显示出重复间隔时间的分段性和特征行为的分级性。两次类似1920年强度的地震间隔期间,有3次位移量为1～2m的地震发生。

Ran

Y K

, Duan

R T

, Deng

Q D

, et al.

3 d trench excavation and paleoseismology at gaowanzi of the Haiyuan fault

[J]. Seismology and Geology, 1997, 19(2):97-107.

[44]

张培震, 邓起东, 张国民, 等.

中国大陆的强震活动与活动地块

[J]. 中国科学:D辑, 2003(增刊):12-20.

Zhang

P Z

, Deng

Q D

, Zhang

G M

, et al.

Strong earthquake activity and active Chinese mainland

[J]. Science in China:Series D, 2003(S):12-20.

[45]

方小敏, 戴雪荣, 李吉均, 等.

亚洲季风演化的突发性与不稳定性——以末次间冰期土壤发生为例

[J]. 中国科学:D辑, 1996(2):154-160.