北天山东段阜康断裂吉木萨尔段古地震事件研究

戴训也沈 军吴传勇吴国栋陈建波

（1．防灾科技学院，河北三河 065201；2．新疆维吾尔自治区地震局，新疆乌鲁木齐 830011）

北天山东段阜康断裂吉木萨尔段古地震事件研究

戴训也1，沈 军1，吴传勇2，吴国栋2，陈建波2

（1．防灾科技学院，河北三河 065201；2．新疆维吾尔自治区地震局，新疆乌鲁木齐 830011）

阜康断裂带是北天山东段博格达弧形推覆构造一条重要的地质地貌构造分界线，吉木萨尔段位于阜康断裂带最东部，晚第四纪以来断裂活动性明显，地表形成一系列的地质地貌现象。通过在吉木萨尔段开展详细的地质地貌调查、断裂陡坎测量以及探槽剖面分析等工作，从探槽发现8次古地震事件，由老到新发生年代分别为：E1（25.7 ± 2.4 ～37.6 ±2.2）ka B．P．；E2（22.71 ± 1.93 ～25.7 ±2.4）ka B．P．；E3（15.5 ± 0.4 ～ 22.7±0.9）ka B．P．；E4（13.3 ±0.4 ～13.59 ±1.16）ka B．P．；E5（8.7 ±0.5 ～13.3 ±0.4）ka B．P．；E6（6.5 ±1.5 ～6.75 ±0.57）ka B．P．；E7（2.0 ±1.0 ～3.5 ±0.8）ka B．P．；E8（？～2.0 ±1.0）ka B．P．。最新一次古地震为距今约（2.0 ±1.0）ka，古地震事件复发周期为（2.4 － 7.45）ka。吉木萨尔东南探槽有两条平行断层陡坎 F1－7－1及F1－7－2。根据测年结果显示：最新活动时代分别为（8.7 ±0.5）ka 和（2.0 ±1.0）ka，F1－7－1早于 F1－7－2形成。

阜康断裂带；吉木萨尔段；探槽；古地震

0 引言

位于新疆境内的天山是欧亚大陆内部一条重要的造山带，夹持于准噶尔和塔里木两大盆地之间，逆冲推覆是其最主要的构造变形方式之一［1］。发育在天山的主要逆冲推覆构造有天山南部的柯坪推覆构造和库车推覆构造，以及天山北部的依连哈比尔尕山推覆构造和博格达山弧形推覆构造。博格达山是北天山东段构造运动最为显著的地区之一，该地区构造变形强烈，曾发生1965年乌鲁木齐东北部6.6级地震。在平面上，该地震构造表现为向北突出的弧形，弧两翼不对称，西翼短、东翼长。在剖面上，该地震构造分为三个断裂带［2］：最南端是二道沟断裂，1965年乌鲁木齐东北6.6级地震的震中投影在该断裂上；第二个为雅玛里克断裂，是晚更新世活动断裂，同时也是古生界与中生界的分界线；第三个为阜康断裂（又称阜康断裂带），该断裂为全新世活动断裂（图1）。

北天山东段阜康断裂带是北天山北缘博格达山弧形推覆构造一条重要的地质地貌构造分界线，该断裂带全长140km，由多条次级逆断裂斜列组成，由西至东依次为：古牧地断裂、水磨河断裂、甘河子断裂、泉泉子断裂、大龙口断裂、石长沟断裂以及吉木萨尔断裂［3］（图1）。阜康断裂晚第四纪以来活动强烈，沿断裂多处分布有清晰的古地震形变带［4－14］。

古地震事件的复发周期是活动断层地震危险性评价一项重要参数，可以通过研究断裂上的古地震事件期次来进行分析。有研究者对阜康断裂古牧地段、甘河子段古地震做了相关研究。吴传勇等对古牧地段进行分析得到古牧地段有年代数据的活动事件有5次，具有年代参考的有4次：E1：（？ ～ 50.43 ± 1.28ka） B．P．；E2：（22.71 ±1.93 ～？）ka B．P．之前；E3：（？ ～13.59 ±1.16）ka B．P．之后；E4：（8.17 ±0.69 ～9.66 ±0.76）ka B．P．［10］。尤惠川等研究得到古牧地有7次活动事件：E1：（8.86 ± 0.68 ～ 12.12 ± 0.95） ka B．P．；E2：（？ ～8.86 ±0.68）ka B．P．；E3： （7.22 ±0.57～？）ka B．P．；E4 － 5： （5.98 ± 0.46 ～ 7.22 ±0.57）ka B．P．； E6： （3.39 ±0.27 ～5.98 ±0.46）ka B．P．；E7： （？ ～ 3.39 ± 0.27）ka B．P．［8］。 全新世中期以来甘河子段有过两次古地震事件，分别发生在距今（6.44 ±0.55 ～6.75 ±0.57）ka 和（4.11 ±0.35 ～4.91 ±0.42）ka 之间，古地震复发周期为（2100 ～3750）a［11］。 这些研究位于阜康断裂的西部及中部，而断裂东部的古地震研究相对较为薄弱。本文通过开展地质地貌调查、断裂形变测量、探槽剖面分析等工作，采集了11个释光测年样品进行年代测试，研究结果对阜康断裂吉木萨尔段活动性有了更好的认识，获得了吉木萨尔段古地震复发周期定量数据。

图1 博格达弧形推覆构造断裂分布图（DEM数据来源于中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云平台http：／／www．gscloud．cn）Fig．1 The distribution of faults in Bogurda arc nappe tectonic（The DEM data set is provided by Geospatial Data Cloud site， Computer Network Information Center，Chinese Academy of Sciences http：／／www．gscloud．cn）

1 地貌特征

阜康断裂吉木萨尔段（断裂），西起芦草沟，经千佛洞，向南经哈家湾村、东大龙口村至苏家庄村以西，总体走向NW，长约20km（图2）。该段为阜康断裂带东段的尾端断裂，由于受博格达山向北突出的弧形构造形态的总体控制，造成了该段在走向上与其他各段呈现一定差异。

图2 吉木萨尔段分布图Fig．2 The location distribution of Jimusaer segment

在吉木萨尔县东大龙沟附近，我们利用RTK跨断层陡坎进行了地形地貌测量，共测量了三条剖面，获得了断层的陡坎高度（表1、图3）。图3中可看到两条北西向近平行的断层，断层间距50 ～60m，北支 F1－7－1断层陡坎高度 4.4 ～5.6m，南支 F1－7－2层陡坎高度 1.4 ～2.0m。

表1 吉木萨尔段断层陡坎地貌测量数据Tab．1 The measurement data of fault scarp landform in Jimusar segment

图3 吉木萨尔东南探槽实测陡坎剖面Fig．3 Measuring profile of terrace deformation in the Southeast Jimusaer trench

2 古地震探槽剖面

从图3中可以发现吉木萨尔段有2条近平行的陡坎，为了验证这些陡坎是否为断层所致，我们开挖了一个大型探槽（图4、图5）。

图4 吉木萨尔东南探槽（镜向南）Fig．4 The trench in Southeast Jimusaer（mirror at south）

图5 吉木萨尔东南探槽剖面图Fig．5 Schematic drawing of the trench of Southeast Jimusaer trench

2.1 探槽地层分析

吉木萨尔东南探槽位于阜康断裂带最东端，东大龙沟的东侧。探槽周围地表沉积有厚层的风积黄土层，冲洪积扇上呈现两条近平行排列的的断层陡坎（图3）。陡坎走向300°，延伸长度约为2km，陡坎向东高度有所降低。吉木萨尔东南探槽横跨两条断层陡坎，探槽长60m、宽4m、高5m（图4）。

探槽东壁北支揭示的地层层序如图6所示：

图6 吉木萨尔东南探槽东壁北支F1－7－1剖面图Fig．6 Schematic drawing of north fault（F1－7－1） in the Eest wall of Southeast Jimusaer trench

①灰色表层腐殖土层；②灰黄色黄土层，松软；③崩积楔，青灰色砂砾石层，砾石分选较差，磨圆中等；④灰黄色黄土层；⑤崩积楔，青灰色砂砾石层，砾石分选较差，磨圆中等；⑥崩积楔，青灰色砂砾石层，砾石分选较差，磨圆中等；⑦黄褐色土层，含钙质胶结物；⑧崩积楔，青灰色砂砾石层，砾石分选较差，磨圆中等；⑨黄褐色土层；⑩砂砾石层，砾石分选较差，磨圆中等。

采集释光测年样品：OSL－05黄褐色黄土；OSL－06黄褐色黄土；OSL－07含砂砾黄土，层②底部；OSL－08含砂砾黄土，层②顶部；OSL－09含砂砾黄土，层③中部；OSL－10含砂砾黄土，层③顶部；OSL－11粉砂透镜体。

探槽东壁南支揭示的地层层序如图7所示：

图7 吉木萨尔东南探槽东壁南支F1－7－2剖面图Fig．7 Schematic drawing of south fault（F1－7－2）in the Eest wall of Southeast Jimusaer trench

①灰色表层腐殖土层；②灰黄色黄土层，松软；③崩积楔，青灰色砂砾石层，砾石分选较差，磨圆中等；④灰黄色黄土层；⑤崩积楔，青灰色砂砾石层，砾石分选较差，磨圆中等；⑥青灰色砂砾石层，砾石分选较差，磨圆中等。

采集释光测年样品：OSL－01黄褐色黄土，半胶结；OSL－02黄褐色黄土，半胶结，顶部；OSL－03黄土，层⑤底部；OSL－04黄土，层⑤顶部。

2.2 释光样品年代结果

所有的释光样品年代均由山东省地震工程研究院释光测年实验室完成（表2）。样品等效剂量测量是用丹麦Riso TL／OSL⁃AD－20型释光测量仪完成的，激发光源分别为蓝光（波长：470±20 nm，最大功率：45 mw／cm2）和红外光（波长：880±40 nm，最大功率：135 mw／cm2），测量时激发光强为最大功率的90%，光释光信号通过EMIQA9235型光电倍增管（PMT）检测，在激发光源和PMT之间附加2块U－340滤光片（厚度分别为 2.5 mm 和 4.5mm）。

表2 吉木萨尔东南探槽样品测年结果Tab．2 Results of OSL dating for samples from the Southeast Jimusaer trench

3 讨论与结论

3.1 古地震事件分析

吉木萨尔东南探槽东西两壁剖面中部均揭露出2条断层破碎带，断层性质为低角度逆断层，断层破碎带宽度为1.2～1.8m，断层产状由南向北依次为221°∠25°、230°∠35°。 该探槽东西壁剖面揭露的地层岩性、结构、接触关系可一一对应，由断层位错地层、位移累计和地层的岩性及沉积特点分析，断层北支F1－7－1可以确定有5次古地震事件（图6）。

古地震事件E1发生在地层⑨后，断层F1－7－2错断地层⑧并形成崩积楔，垂直断错位移为0.75m，事件发生年代可由样品 OSL－05与OSL －06 来限定，该次事件发生在（37.6 ±2.2）ka B．P．之后，（25.7 ±2.4）ka B．P．之前；古地震事件E2发生在地层⑦后，断层F1错动地层⑥，形成崩积楔，垂直断错位移为0.7m，事件发生年代可由样品OSL－06与OSL－07来限定，该次事件发生在（25.7 ± 2.4）ka B．P．之后，（22.7 ±0.9）ka B．P．之前。古地震事件E3发生在地层④堆积过程中，形成崩积楔⑤，垂直断错位移为0.55m，事件发生年代可由样品OSL－08与OSL－07来限定，该次事件发生在（22.7 ± 0.9）ka B．P．之后，（15.5 ± 0.4）ka B．P．之前。 古地震事件 E4发生在地层②与地层④之间，断层F1错动地层③，形成崩积楔，垂直断错位移为0.6m，事件发生年代可由样品OSL－09与OSL－08来限定，该次事件发生在（15.5 ± 0.4）ka B．P．之后，（13.3 ±0.4）ka B．P．之前。 古地震事件 E5 发生在地层①与地层②之间，断层错断地层②，被地地层①覆盖，垂直断错位移为0.75m，事件发生年代可由样品OSL－09与OSL－10来限定，该次事件发生在（13.3 ± 0.4）ka B．P．之后，（8.7 ± 0.5）ka B．P．之前。

断层南支F1－7－2可以确定有3次古地震事件（图 7）。

古地震事件E6发生在地层⑧后，断层错断地层⑦并形成崩积楔，事件发生年代可由样品OSL －01 得到，该次事件发生在（6.5 ±1.5）ka B．P．之前；古地震事件E7发生在地层⑥后，断层错断地层⑤，形成崩积楔，事件发生年代可由样品OSL－02与OSL－04来限定，该次事件发生在（2.0 ±1.0）ka ～ （3.5 ± 0.8）ka B．P．之间；古地震事件E8发生在地层④后，断层错断地层③，形成崩积楔，事件发生年代可由样品OSL－03与OSL－04来限定，位于崩积楔附近的样品OSL－03由于快速堆积导致样品未完全晒腿，造成该样品测试年代结果偏老，因此用OSL－04限定该事件发生年代，即（2.0 ±1.0）ka B．P．之后。

将吉木萨尔东南探槽揭露的地震事件与前人关于古牧地段、甘河子段古地震事件［8，10，11］进行对比（图8）。从图8中可看到吉木萨尔段E6可以与古牧地段Ed、甘河子段EA相对应；E5可以与Ec相对应；E4可以与Eb相对应；E2可以与Ea相对应。

图8 阜康断裂吉木萨尔段、古牧地段、甘河子段古地震事件对比图Fig．8 Comparison of paleoearthquakes among Jimusaer trench，Gumudi trench and Ganhezi trench

通过和古牧地段及甘河子段古地震事件年代对比，可以将吉木萨尔东南探槽古地震事件进一步缩小范围，得到古地震事件由老到新发生年代分别为：E1（25.7 ±2.4 ～37.6 ±2.2）ka B．P．；E2（22.71 ±1.93 ～25.7 ±2.4）ka B．P．；E3（15.5 ±0.4 ～ 22.7 ± 0.9） ka B．P．；E4 （13.3 ± 0.4 ～13.59 ± 1.16） ka B．P．；E5（8.7 ± 0.5 ～ 13.3 ±0.4）ka B．P．；E6（6.5 ±1.5 ～ 6.75 ±0.57）ka B．P．；E7（2.0 ±1.0 ～ 3.5 ± 0.8）ka B．P．；E8（？ ～2.0 ±1.0）ka B．P．（表 3）。

表3 吉木萨尔东南探槽古地震事件发生年代Tab．3 The age of the paleoearthquakes from the Southeast Jimusaer trench

3.2 结论

（1）本文通过开挖探槽并对探槽剖面进行分析，发现阜康断裂吉木萨尔东南探槽共揭露8次古地震事件，由老到新发生年代分别为：E1（25.7 ±2.4 ～ 37.6 ± 2.2）ka B．P．；E2（22.71 ±1.93 ～ 25.7 ± 2.4） ka B．P．；E3 （15.5 ± 0.4 ～22.7 ± 0.9） ka B．P．；E4（13.3 ± 0.4 ～ 13.59 ±1.16）ka B．P．；E5（8.7 ±0.5 ～13.3 ±0.4）ka B．P．；E6（6.5 ± 1.5 ～ 6.75 ± 0.57） ka B．P．； E7（2.0 ±1.0 ～3.5 ± 0.8） ka B．P．；E8（？ ～ 2.0 ±1.0）ka B．P．，最新一次古地震为距今约（2.0 ±1.0）ka。

（2）综合南北两支断层揭露的古地震事件，E1与E2发生间隔为7.45ka，E2与E3发生间隔为5.1ka，E3 与 E4 发生间隔为 5.7ka，E4 与 E5发生间隔为 2.4ka，E5 与 E6 发生间隔为 4.4ka，E6与E7发生间隔为3.85ka，古地震事件复发周期为（2.4 －7.45）ka。

（3）吉木萨尔东南探槽有两条平行断层陡坎F1－7－1及 F1－7－2，根据测年结果显示， F1－7－1及F1－7－2最新活动时代分别为（8.7 ± 0.5） ka 和（2.0 ± 1.0） ka，活动时代，F1－7－1要早于 F1－7－2形成。

致谢本文中所有的释光样品年代数据均由山东省地震工程研究院释光测年实验室测得，在此表示感谢，同时也感谢审稿人对本文提出宝贵修改意见。

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Research on Paleoearthquake Events of the Jimusaer Segment of the Fukang Fault Belt，in Xinjiang

Dai Xunye1， Shen Jun1， Wu Chuanyong2， Wu Guodong2， Chen Jianbo2
（1．Institute of Disaster Prevention，Sanhe065201，China；2．Seismological Bureau of Xinjiang Uygur Autonomous Region，Xinjiang830011，China）

Fukang fault zone in Xinjiang is one of the most important geological⁃landscape boundaries of the Bogeda nappe tectonics in the east rim of North Tianshan Mountain．Jimusar Segment as the eastest part of Fukang fault zone，has had very obvious activities since late Quaternary，generating a series of apparent geomorphic traces on the surface．In this paper， the Late⁃Quaternary characteristics of Jimusar Segment were studied by geology investigation，fracture deformation measurement and large exploratory trench profile analysis．The trench exposes 8 paleoearthquake events．The occurrence time of 8 events were about E1（25.7 ± 2.4 ～ 37.6 ± 2.2）ka B．P．；E2（22.71 ± 1.93 ～25.7 ±2.4）ka B．P．；E3（15.5 ±0.4 ～22.7 ±0.9）ka B．P．；E4（13.3 ±0.4 ～13.59 ±1.16）ka B．P．；E5（8.7 ±0.5 ～13.3 ±0.4）ka B．P．；E6（6.5 ±1.5 ～6.75 ±0.57）ka B．P．；E7（2.0 ±1.0 ～3.5 ± 0.8）ka B．P．；E8（？ ～2.0 ±1.0）ka B．P．The latest Paleo earthquake is about （2.0 ± 1.0）ka and the recurrence cycle of these events were about（2.4 ～ 7.45） ka．There are two parallel fault sacrps， F1－7－1and F1－7－2， in the Southeast Jimusaer trench．According to the dating results， the latest activity periods of F1－7－1was （8.7 ±0.5）ka B．P．and the latest activity periods of F1－7－2was （2.0 ±1.0）ka B．P．So the fault sacrp F1－7－1was formed early than the fault sacrps F1－7－2．

Fukang Fault Belt； Jimusar segment； trench； paleoearthquake

P315．2 文献标识码：A 文章编号：1673－8047（2017）03－0001－07

2017－05－08

中央高校基本科研业务费专项资金（ZY20160211）；国家自然科学基金面上项目（41372216）；我国地震重点监视防御区活动断层地震危险性评价项目．

戴训也（1987—），男，硕士，助教，主要从事活动构造与新构造年代学方面的研究。

沈军（1966—），男，博士，教授，主要从事地震地质、工程地震及地球动力学方面的研究。