211210657_阿拉善地块南缘北大山断裂的晚第四纪构造活动证据

第４５卷　第２期
２０２３年４月地　震　地　质ＳＥＩＳＭＯＬＯＧＹＡＮＤＧＥＯＬＯＧＹＶｏｌ．４５，Ｎｏ．２Ａｐｒ．，２０２３
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－４９６７．２０２３．０２．００４
左玉琦，杨海波，杨晓平，等．２０２３．阿拉善地块南缘北大山断裂的晚第四纪构造活动证据［Ｊ］．地震地质，４５（２）：３５５—３７６．ＺＵＯＹｕ ｑｉ，ＹＡＮＧＨａｉ ｂｏ，ＹＡＮＧＸｉａｏ ｐｉｎｇ，ｅｔａｌ．２０２３．ＥｖｉｄｅｎｃｅｏｆＬａｔｅＱｕａｔｅｒｎａｒｙｔｅｃｔｏｎｉｃａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅＢｅｉｄａＳｈａｎＦａｕｌｔ，
ｓｏｕｔｈｅｒｎｍａｒｇｉｎｏｆｔｈｅＡｌａｓｈａｎｂｌｏｃｋ［Ｊ］．
ＳｅｉｓｍｏｌｏｇｙａｎｄＧｅｏｌｏｇｙ，４５（２）：３５５—３７６．阿拉善地块南缘北大山断裂的
晚第四纪构造活动证据
左玉琦　杨海波　杨晓平 詹　艳　李　安　孙翔宇　胡宗凯
（中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室，北京　１０００２９）
摘　要 阿拉善地块南缘地处青藏高原东北缘地壳扩展前锋带的北侧，对该地区活动断裂晚第四纪的运动性质、滑动速率等开展研究，有助于理解阿拉善地块的晚第四纪构造变形特征及其对青藏高原向Ｎ扩展的响应。

文中结合遥感影像解译与野外地质地貌考察，对阿拉善地块南缘的北大山断裂进行了分段和活动性研究。

结果表明，北大山断裂左旋走滑断错晚第四纪洪积扇和阶地等地貌，形成显著的位错阶地坎、冲沟以及断层陡坎。

通过对断错地貌线等标志的测量、复原、统计分析等，发现断裂的地貌位移值分布于３～２０ｍ，发育新鲜断层自由面的断层陡坎和左旋错动的纹沟指示了断层的最新一次活动。

基于同期洪积扇年龄估算得到北大山断裂晚更新世以来的左旋滑动速率为０ ３～０ ６ｍｍ／ａ。

北大山断裂的运动学特征与区域ＮＥ向应力场一致，可能受到了青藏高原ＮＥ向扩展的影响。

关键词 高原扩展　左旋走滑　晚第四纪活动　阿拉善南缘　北大山断裂
中图分类号：Ｐ３１５ ２文献标识码：Ａ文章编号：０２５３－４９６７（２０２３）０２－０３５５－２２〔收稿日期〕　２０２２－０４－２５收稿，２０２３－０１－２０改回。

〔基金项目〕　地震动力学国家重点实验室自主研究课题（ＬＥＤ２０２１Ａ０１）和国家自然科学基金（４２１０２２５７，
４２０７２２４９）共同资助。

通讯作者：杨晓平，男，１
９６２年生，研究员，主要研究方向为活动构造及地震危险性评价，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇｘｉａｏｐｉｎｇ－１＠１６３．ｃｏｍ。

０　引言
新生代以来，印度板块与欧亚板块之间的挤压会聚导致青藏高原及其周缘地区发生了强烈的构造变形，形成大量活动断裂、褶皱等，以调节高原内部和周缘向外扩展的变形（Ｔａｐｐｏｎ ｎｉｅｒｅｔａｌ．，１９８２；Ｚｈａｎｇｅｔａｌ．，２００４）。

位于青藏高原东北缘的祁连山—河西走廊地区被认为是高原向ＮＥ扩展的前缘地带（Ｈｅｔｚｅｌｅｔａｌ．，２００４ｂ；Ｚｈｅｎｇｅｔａｌ．，２０１０，２０１７；杨海波等，２０１７），一系列ＮＷＷ走向的褶皱山脉与断裂滑动共同吸收了青藏高原ＮＥ向的缩短变形（徐锡伟等，２００３；Ｚｈｅｎｇｅｔａｌ．，２０１３ａ，ｂ，ｃ）。

而位于河西走廊以北的阿拉善地块早期被认为是一个相对稳定、构造活动微弱的地区，目前对阿拉善地块的活动构造研究则相对较少（陈文彬等，２００６）。

近年来，越来越多的研究开始关注阿拉善地块，尤其是阿拉善南缘的活动构造，并认
地　震　地　质４５卷为阿拉善地块在新生代以来经历了较为强烈的构造变形（Ｚｈｅｎｇｅｔａｌ．，２０１３ｂ；Ｙｕｅｔａｌ．，２０１７；Ｂｉｅｔａｌ．，２０１８；Ｄｕｅｔａｌ．，２０２１；Ｚｈａｎｇｅｔａｌ．，２０２１）。

最新研究表明，青藏高原向ＮＥ的扩展已经跨过河西走廊进入了阿拉善地块南缘（Ｚｈｅｎｇｅｔａｌ．，２０１３ｂ；Ｙｕｅｔａｌ．，２０１７；郑文俊等，２０２１）。

因此，对阿拉善地块新生代构造变形开展研究是探讨青藏高原东北缘最新扩展边界的
关键。

阿拉善南缘地区发育多组活动断裂，这些断裂整体走向近Ｅ
Ｗ，向Ｗ收敛、向Ｅ发散。

前人对阿拉善地块南缘分布的断裂已有一定研究（陈文彬等，２
００６；Ｚｈｅｎｇｅｔａｌ．，２０１３ｂ；Ｙｕｅｔａｌ．，２０１６，２０１７），但对这些活动断裂的构造变形模式仍然存在争议。

一种观点认为，阿拉善南
缘断裂系是阿尔金断裂向Ｅ延伸的结果，属于走滑断裂的尾端构造（
Ｄａｒｂｙｅｔａｌ．，２００５；陈文彬等，２００６；Ｚｈａｎｇｅｔａｌ．，２０２１）。

另一种观点则认为，阿拉善南缘断裂是青藏高原向Ｎ挤压逆冲扩展造成的先存断裂复活的结果（Ｍｅｙｅｒｅｔａｌ．，１９９８；Ｚｈａｎｇｅｔａｌ．，２００７；Ｚｈｅｎｇｅｔａｌ．，２０１３ｂ；Ｙｕｅｔａｌ．，２０１７）。

阿拉善南缘活动断裂系的几何学与运动学特征研究是检验上述２种观点的关键。

在２种不同活动构造变形模型下，阿拉善南缘地区断裂的运动性质表现迥异。

例如，前一种模型下阿拉善南缘断裂系应产生走滑和拉张变形，而后一种模型则要求这些断裂以逆冲为主、兼具走滑性质（Ｙｕｅｔａｌ．，２０１７；刘睿，２０２０）。

此外，北大山断裂是阿拉善南缘帚状断裂系中迹线最清晰、活动性最强的断层（陈文彬，２００３），但目前仍未有详细的针对北大山断裂运动性质与变形特征的专门研究。

基于以上问题，本文通过遥感影像解译、野外地质地貌调查、高精度地貌测量等方法，查明北大山断裂的几何展布、运动性质、不同段落的构造地貌特征与第四纪活动性，并初步探讨青藏高原的Ｎ向扩展对阿拉善地块南缘的影响。

１　区域构造背景
阿拉善地块位于青藏高原东北缘河西走廊以北，其大部分地区被巴丹吉林沙漠覆盖，出露的基岩主要有前寒武变质基底、花岗岩体、中生代内陆河湖相碎屑岩以及新生代的风积、冲洪积相碎屑岩（Ｖｉｎｃｅｎｔｅｔａｌ．，１９９９；俞晶星，２０１６）。

在宽滩山以东，阿拉善地块南缘存在多条近ＥＷ向展布的断裂，如金塔南山断裂、合黎山断裂、慕少梁断裂、盘头山－羊圈沟断裂、北大山
断裂、阿右旗断裂等（图１
），这几条断裂的平面展布形态类似帚状，向Ｗ收敛、向Ｅ发散。

Ｄａｒｂｙ等（２００５）基于遥感影像解译和野外调查，初步刻画了断裂系的平面展布形态，认为阿尔金断裂在中生代—新生代早期穿过阿拉善地块，向ＮＥ延伸，新生代晚期阿尔金断裂将其左旋
走滑变形传递至阿拉善地块南部，且表现为帚状分布的断裂系。

陈文彬等（
２００６）基于断错冲沟地貌约束了断裂系部分段落的走滑运动特征，并根据断裂的平面展布形态和应变分配特征推测帚状断裂系属于阿尔金走滑断裂的尾端构造。

Ｚｈｅｎｇ等（２０１３ｂ）对合黎山南缘断裂的垂直运动速率、变形特征以及隆升历史进行了约束，认为合黎山南缘断裂不同段落的晚第四纪垂直滑动速率为０ １８～０ ５３ｍｍ／ａ，但未发现断层左旋走滑运动断错地貌的证据。

Ｚｈａｎｇ等（２０２１）报道了合黎山断裂东段断层左旋走滑断错了冲沟和阶地陡坎，并认为北大山断裂可能与阿拉善中部的沙枣谷断裂相连，共同调节阿拉善地块内部的构造变形。

Ｙｕ等（２０１７）详细描述了桃花拉－阿右旗断裂的断层迹线、走滑断错地貌，并给出晚第四纪断裂的走滑速率为０ １４～０ ９３ｍｍ／ａ，认为阿右旗断裂向Ｅ与雅布赖断裂相连，构成阿拉善南、北２个次级块体的边界。

结合区域构造特征，认为第四纪活动的阿右旗等断裂是稳定地块内部先存构造在新生代挤压
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２期左玉琦等：阿拉善地块南缘北大山断裂的晚第四纪构造活动证据图１　祁连山—阿拉善南部的活动断裂分布
Ｆｉｇ．１　ＡｃｔｉｖｅｆａｕｌｔｓｉｎｔｈｅＱｉｌｉａｎＳｈａｎａｎｄｓｏｕｔｈｅｒｎＡｌａｓｈａｎｂｌｏｃｋ．
图中活动断裂特征据陈文彬（２００３）、俞晶星（２０１６）和Ｙａｎｇ等（２０１９）修改。

ＨＳＦ黑山断裂；ＪＹＧＦ嘉峪关断裂；ＢＨＷＦ北河湾断裂；ＪＴＮＳＦ金塔南山断裂；ＨＬＳＦ合黎山南缘断裂；ＹＭＳＦ榆木山断裂；ＭＳＬＦ慕少梁断裂；ＰＹＦ盘头山－羊圈沟断裂；ＢＤＳＦ北大山断裂；ＴＨＦ桃花拉山断裂；ＡＹＱＦ阿右旗断裂；ＳＬＳＦ龙首山南缘断裂；ＹＲＦ雅布赖断裂；ＷＨＦ贺兰山西麓断裂作用下重新活化的产物。

另外，金塔南山、合黎山和龙首山的第四纪隆升也被认为是青藏高原
向Ｎ扩展变形前锋的构造产物（
Ｍｅｙｅｒｅｔａｌ．，１９９８；Ｈｅｔｚｅｌｅｔａｌ．，２００４ａ；Ｐａｌｕｍｂｏｅｔａｌ．，２００９；ＺｈｅｎｇＷＪｅｔａｌ．，２０１３ａ；ＺｈｅｎｇＤＷｅｔａｌ．，２０１７；李佳昱等，２０２０；潘保田等，２０２１）。

２　北大山断裂的几何展布与断错地貌特征
２ １　断裂几何展布
基于ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ和无人机影像解译以及野外实地考察，我们描绘出北大山断裂清晰的几
何展布形态（图２
）。

北大山断裂可以分为近平行展布的南、北２支，其中南支长约５０ｋｍ，北支长约１００ｋｍ，断裂整体走向近ＥＷ，西侧走向ＥＷ，东侧走向转为ＮＥＥ向。

断裂西起狼娃山南缘以西，沿山前呈ＥＷ向展布，在影像上大致与合黎山南缘断裂相连（图１）。

断裂至狼娃山东侧分为近ＥＷ向平行展布，间距约１ ５ｋｍ的南、北２支。

南支主要位于大红山与夹批泉山南缘，消失于夹批泉山以东。

北支断裂切入夹批泉山山体内部，进入北大山基岩山体后走向转为ＮＥＥ，再向Ｅ断层迹线消失于巴丹吉林沙漠。

本次研究的重点为从狼娃山至夹批泉山的北大山断裂西侧部分（图２ｂ），包含整条南支断裂和北支断裂的西段，全长近５０ｋｍ。

通过遥感影像解译，根据断裂的几何展布特征、活动性和沿线断错地貌差异将其分为３段，即狼娃山段、夹批泉山段北支和夹批泉山段南支。

下文将自西向东依次描述各段的断错地貌特征。

２ ２　狼娃山段
该段主要沿狼娃山南缘的山前分布，长约１０ｋｍ，走向近ＥＷ。

狼娃山为ＥＷ走向的狭长山
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地　震　地　质４５卷
图２　北大山地区的断裂展布
Ｆｉｇ．２　ＦａｕｌｔｔｒａｃｅｓｉｎｔｈｅＢｅｉｄａｓｈａｎａｒｅａ．
ａ北大山断裂的ＴＭ卫星影像；ｂ研究区断裂展布与研究点位分布。

影像来源于ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ
体，山顶与山脚的高差约为１２０ｍ，对称的地形特征指示其为挤压脊构造（ｐｒｅｓｓｕｒｅｒｉｄｇｅ）（图３ａ，ｂ），类似于美国圣安德烈斯断层上的龙脊背构造（Ｄｒａｇｏｎ ｓＢａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅｒｉｄｇｅ）（Ｈｉｌｌｅｙｅｔａｌ．
，２００８）。

断层迹线大多沿狼娃山山体与其南侧山前冲积扇之间的界线分布，断层断错了基岩山体，在山前冲洪积扇上分布明显的断错地貌，如冲沟、山脊左旋位错、断层沟槽和断层陡坎等。

局部大比例尺的断错地貌特征显示冲沟与山脊等被左旋错断，但位错量较小，在数米之间。

点位１位于狼娃山南麓山前，断层在该处切过基岩山区，在ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ影像上可见线性的断层谷地，在河流出山口两侧可见数条冲沟与山脊被同步左旋走滑错断（图３ｃ）。

其中，１、３、５、６、８号冲沟的左旋位错量分别为（１０±１）ｍ、（９ ７±０ ３）ｍ、（１４±１）ｍ、（６±０ ３）ｍ和（
１９±２）ｍ，２、４、７、９号山脊的左旋位错量分别为（８±０ ５）ｍ、（５±０ ３）ｍ、（６±０ ４）ｍ和（６±０ ２
）ｍ，表明该点位的地貌位错量在５～１９ｍ之间。

此外，在断层经过河流出山口处的Ｆａｎ１和Ｆａｎ２洪积扇上未见断层陡坎、位错冲沟等地貌发育。

２ ３　夹批泉山段
２ ３ １　夹批泉山段北支
在狼娃山以东，断裂分为近平行展布的南、北２支。

狼娃山东侧约３ｋｍ的大红山山体主要由白垩纪红色砂岩和砾岩组成，内部地层发生强褶皱变形（图５ｄ）。

夹批泉山段南、北２支
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２期左玉琦等：阿拉善地块南缘北大山断裂的晚第四纪构造活动证据图３　狼娃山段点位１的断错地貌
Ｆｉｇ．３　ＯｆｆｓｅｔｌａｎｄｆｏｒｍｓａｌｏｎｇｔｈｅＬａｎｇｗａＳｈａｎｓｅｇｍｅｎｔａｔｓｉｔｅ１．
ａ狼娃山段点位１处的ＤＥＭ影像；ｂ狼娃山的地形剖面，剖面线位置见图ａ；ｃ多条冲沟与山脊被左旋位错，
图中Ｆａｎ１、Ｆａｎ２表示不同的洪积扇。

影像来源于ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ
断层的间距约为１ ５ｋｍ，北支断层在狼娃山东侧走向ＮＥ，与南支断层的夹角约为３０°，向ＮＥ延伸约２ｋｍ后，断层段转变为ＥＷ向，与南支断层平行。

断层在大红山北侧沿基岩山体与洪积台地之间的界线展布，沿线可见坡向Ｓ或Ｎ的断层陡坎交替出现，局地发育次级分支断层。

向Ｅ断层段进入夹批泉山基岩山体，断层总长约３５ｋｍ。

在点位２处冲沟出山口东侧发育２级阶地，Ｔ
１阶地未被断层错断，Ｔ２阶地发育坡向Ｎ的断层陡坎，坎高约０ ５ｍ，且Ｔ１／Ｔ２阶地陡坎被左旋位错约１ ５ｍ（图４ｃ）。

断层位错的水平分量与垂直分量之比约为３ １
，表明断层以左旋走滑运动为主。

在点位２以东，北支主断层南侧还发育一段长约５
００ｍ、走向ＮＥ的次级分支断层（点位３）（图５）。

在北支主断层与次级断层交会处的山前高洪积台地受水流强烈侵蚀，上覆厚４～６ｍ的第四纪沉积层，底部出露砂岩基座，产状为１８３°∠４
１°。

分支断层断错洪积台地，形成坡向Ｓ的断层陡坎，坎高（１ １±０ １）～（２ ０±０ １）ｍ。

多条发育在台地面上的冲沟被断层左旋错断，在其中一条冲沟的沟壁处实测左旋走滑位错量为（１０ ３±１）ｍ（图５ｂ）。

断层在点位４处沿山体与山前洪积扇之间的界线分布，断层横切山前洪积扇扇顶的位置，
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地　震　地　质４５卷
图４　大红山的断错地貌
Ｆｉｇ．４　ＯｆｆｓｅｔｌａｎｄｆｏｒｍｓａｌｏｎｇｔｈｅＤａｈｏｎｇＳｈａｎ．
ａ大红山断错地貌的点位分布，底图来源于ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ；ｂ夹批泉山段南支断层的陡坎特征；ｃＴ１／Ｔ２阶地坎被断层左旋位错形成高约０ ３ｍ的陡坎。

相邻３个洪积扇边缘被同步左旋错断，实测位移值分别为５ ４ｍ、５ｍ、４ｍ（图６）。

用５ｍ左旋位移量进行位错恢复，可见３个洪积扇的边缘均能很好地复原（图６ｅ）。

再向Ｅ，断层进入夹批泉山山体内部，由于夹批泉山北缘侵蚀强烈，没有发育明显的冲洪积扇，断层发育于基岩之中，沿断层走向表现为线性沟谷地貌。

在北支断裂中部点位５处，断层呈线性发育于基岩山体之中（图２ｂ），可见多条冲沟和山脊被断层同步左旋位错，位错量为４ ５～１５ｍ（图７）。

２ ３ ２　夹批泉山段南支
夹批泉山段南支断层与狼娃山段相连且走向一致，沿山体南侧断续分布，长约３
５ｋｍ。

在大红山以东，表现为断错洪积扇面上坡向Ｓ或Ｎ的陡坎状地貌。

在大红山南缘未见活动断层
的迹线及断错地貌发育（图２
）。

在大红山以西，断层沿基岩山体与山前洪积扇之间的界线展布，局地可见断层错断多期洪积扇。

垂直于断层走向的地质剖面揭示断层为高角度逆冲断层，结合沿线断错地貌表明该断层段以左旋走滑性质为主，具有一定的逆冲分量。

点位６位于大红山南支断层，断层错断了高于高漫滩的最新一期洪积扇Ｆａｎ１，断层迹线
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２期左玉琦等：阿拉善地块南缘北大山断裂的晚第四纪构造活动证据图５　夹批泉山段北支点位３的断错地貌
Ｆｉｇ．５　ＯｆｆｓｅｔｌａｎｄｆｏｒｍｓａｌｏｎｇｔｈｅｎｏｒｔｈｂｒａｎｃｈｏｆｔｈｅＪｉａｐｉｑｕａｎＳｈａｎｓｅｇｍｅｎｔａｔｓｉｔｅ３．
ａ夹批泉山段北支点位３处的山影图，红色三角形指示断层陡坎的位置；ｂ左旋位错的洪积台地边缘；ｃ坡向Ｓ的断层陡坎；
ｄ强褶皱变形的白垩纪砂岩；ｅ从ＤＥＭ影像中提取的地形剖面，地形剖面线Ｐ１、Ｐ２的位置见图ａ
的线性特征明显，表现为坡向Ｎ的断层陡坎（图８ｂ），在ＤＥＭ影像上提取的垂直于断层走向的地形剖面线（Ｐ５，Ｐ６）揭示断层陡坎的高度为（０ ８±０ １）～（２±０ １）ｍ（图８ｅ）。

在图８ｄ所示处一条规模较大的冲沟及其沟壁被同步左旋错断（１８±２）ｍ，在其东侧约２００ｍ处一条向Ｓ流的冲沟被断层左旋位错约４ｍ。

由于坡向Ｎ的断层陡坎阻碍了冲沟流水向Ｓ的流动，使其沿断层陡坎走向向Ｅ流动，形成闸门脊地貌。

大红山南缘山前洪积扇面遍布红色砂岩块，磨圆度差，
１
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地　震　地　质４５卷
图６　夹批泉山段北支点位４的断错地貌
Ｆｉｇ．６　ＯｆｆｓｅｔｌａｎｄｆｏｒｍｓａｌｏｎｇｔｈｅｎｏｒｔｈｂｒａｎｃｈｏｆｔｈｅＪｉａｐｉｑｕａｎＳｈａｎｓｅｇｍｅｎｔａｔｓｉｔｅ４．
ａ夹批泉山段北支断层点位４处的山影图；ｂ点位４的地貌解译图，图中Ｆａｎ１为洪积扇，Ｔ１、Ｔ２为河流阶地；ｃ、ｄ多个洪积扇 边缘被断层同步左旋位错；ｅ回滑约５ｍ的位错恢复图；ｆ从ＤＥＭ影像中提取的地形剖面，地形剖面线Ｐ３、Ｐ４的位置见图ａ植被稀疏，密集发育的小冲沟均被断层同步左旋错断，位错量为４～６ｍ，断层陡坎由坡向Ｎ转为坡向Ｓ，陡坎高０ ５～１ｍ（图８ｃ）。

断错地貌特征揭示断层的运动性质以左旋走滑为主。

在南支断层的中部山前广泛发育多期洪积扇（图９）。

根据冲洪积扇的相对高度、水系发
育密度与切割深度等将断层沿线广泛发育的冲洪积扇分为３期（
Ｆａｎ１、Ｆａｎ２、Ｆａｎ３）（图９ｂ），其中Ｆａｎ１为最新一期洪积扇，分布最为广泛。

Ｆａｎ２为较老一期洪积扇，高出Ｆａｎ１洪积扇２～３ｍ。

Ｆａｎ３为更老一期洪积扇，主要呈三角状沿山前零星分布。

断层错断Ｆａｎ２洪积扇，形成的断层陡坎高（１ ７±０ １）ｍ，Ｆａｎ３洪积扇上发育的断层陡坎高（３ ２±０ ４）ｍ（图９ｂ，ｄ）。

沿断层
２６３
２期左玉琦等：阿拉善地块南缘北大山断裂的晚第四纪构造活动证据图７　夹批泉山段北支点位５的断错地貌
Ｆｉｇ．７　ＯｆｆｓｅｔｌａｎｄｆｏｒｍｓａｌｏｎｇｔｈｅｎｏｒｔｈｂｒａｎｃｈｏｆｔｈｅＪｉａｐｉｑｕａｎＳｈａｎｓｅｇｍｅｎｔａｔｓｉｔｅ５．
ａ线性发育于基岩山体中的断层，可见一系列冲沟与山脊被左旋错断；ｂ、ｃ冲沟与山脊的位错解译。

蓝色实线代表位错冲沟，黑色虚线代表位错山脊
走向，陡坎的坡向发生南北交替转变，这种陡坎坡向的转变在走滑断错地貌处较为常见（张波等，２０１６）。

在一冲沟西壁可见断层剖面出露（点位７）（图９ｅ），剖面下部基岩为白垩纪红色砂砾岩，上部覆盖厚２０～４０ｃｍ的松散砾石层。

断层破碎带中的次级断层面倾向Ｎ，倾角为７５°，根据地表陡坎位置推测主断层被坡积物覆盖而未断错至地表。

Ｓ２２８公路西侧的夹批泉山山体低矮，侵蚀强烈，山前洪积扇堆积物较厚。

在点位８处的冲沟Ｔ１阶地前缘陡坎剖面上可见风化破碎的白垩纪红色砂岩逆冲至Ｓ倾的晚更新世砾石层之
上（图１
０ｃ），断层面的倾向为１０°、倾角为７８°。

断层上部覆盖厚３０～５０ｃｍ的全新世砾石层，且未被断层错断。

点位９位于点位８以东约８００ｍ处，可见断层垂直错断多期阶地面，其中Ｔ３阶地上断层陡坎的高度为４ ２ｍ，Ｔ２阶地上断层陡坎的高度为１ ５ｍ，Ｔ１阶地面未被断层错断（图１０ｅ）。

再向Ｅ至点位１０处，断层沿山前坡脚发育，可见数条冲沟被同步左旋错断，位错量１～２ｍ不等（图１１ｂ）。

一冲沟的东、西两岸发育２级阶地，Ｔ１／Ｔ２阶地坎被左旋错断（１２ ５±２）ｍ（图１１ｃ）。

冲沟两侧断层陡坎的坡向发生变化，西侧断层陡坎坡向Ｓ，坎高（１ ３±０ ２）ｍ；东侧断层陡坎坡向Ｎ，坎高（２ １±０ １）ｍ（图１１ｄ）。

３
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地　震　地　质４５卷
图８　夹批泉山段南支断层点位６的断错地貌
Ｆｉｇ．８　ＯｆｆｓｅｔｌａｎｄｆｏｒｍｓａｌｏｎｇｔｈｅｓｏｕｔｈｂｒａｎｃｈｏｆｔｈｅＪｉａｐｉｑｕａｎＳｈａｎｓｅｇｍｅｎｔａｔｓｉｔｅ６．
ａ大红山南支断层点位６处的山影图；ｂ点位６的地貌解译图；ｃ多条冲沟被同步左旋位错；ｄ冲沟与阶地坎被断层
左旋位错（１８±２）ｍ；ｅ从ＤＥＭ影像中提取的地形剖面，地形剖面线Ｐ５、Ｐ６的位置见图ａ
另外，野外考察过程中在夹批泉山段Ｓ２２８公路两侧发现一条长约８ｋｍ的地震地表破裂带（图１２），主要表现为数十厘米的断层陡坎和一系列冲沟、小纹沟的左旋位错。

破裂带沿线发育的陡坎大多高２０～５０ｃｍ，且局部地点保留了断层陡坎自由面。

切过断层陡坎的纹沟在自由面处存在裂点和跌水（图１２ｄ），指示最新一次地震事件的离逝时间不长。

多处可见冲沟与纹沟被左旋错断，位错量为０ ５～２ｍ（图１２ｂ—ｅ）。

此外，多处冲沟沟壁出露的剖面显示断层面陡立，且断错了除地表５～１０ｃｍ厚的表层风积层之外的所有地层（图１２ｆ，ｇ）。

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２期左玉琦等：阿拉善地块南缘北大山断裂的晚第四纪构造活动证据图９　夹批泉山段南支点位７的断错地貌
Ｆｉｇ．９　ＯｆｆｓｅｔｌａｎｄｆｏｒｍｓａｌｏｎｇｔｈｅｓｏｕｔｈｂｒａｎｃｈｏｆｔｈｅＪｉａｐｉｑｕａｎＳｈａｎｓｅｇｍｅｎｔａｔｓｉｔｅ７．
ａ夹批泉山段南支断层的局部山影图；ｂ山前洪积扇的分布解译，图中Ｆａｎ１、Ｆａｎ２、Ｆａｎ３代表不同期次的洪积扇；ｃ断层陡坎与位错冲沟；ｄ从ＤＥＭ影像中提取的地形剖面，地形剖面线Ｐ７、Ｐ８的位置见图ａ；ｅ一冲沟西壁出露的断层剖面，剖面位置见图ａ
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地　震　地　质４５卷
图１０　夹批泉山段南支的断错地貌
Ｆｉｇ．１０　ＯｆｆｓｅｔｌａｎｄｆｏｒｍｓａｌｏｎｇｔｈｅｓｏｕｔｈｂｒａｎｃｈｏｆｔｈｅＪｉａｐｉｑｕａｎＳｈａｎｓｅｇｍｅｎｔ．
ａ夹批泉山段南支断层的局部山影图；ｂ山前洪积扇的分布解译；ｃ、ｄ一冲沟东壁的断层露头及素描图，
剖面位置见图ａ；ｅ多级阶地上的断层陡坎；ｆ地表破裂带，可见断层自由面发育
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２期左玉琦等：阿拉善地块南缘北大山断裂的晚第四纪构造活动证据图１１　夹批泉山段南支点位１０的断错地貌
Ｆｉｇ．１１　ＯｆｆｓｅｔｌａｎｄｆｏｒｍｓａｌｏｎｇｔｈｅｓｏｕｔｈｂｒａｎｃｈｏｆｔｈｅＪｉａｐｉｑｕａｎＳｈａｎｓｅｇｍｅｎｔａｔｓｉｔｅ１０．
ａ夹批泉山段南支点位１０处的山影图；ｂ点位１０的地貌解译图；ｃＴ１／Ｔ２阶地陡坎的左旋位错；
ｄ从ＤＥＭ影像中提取的地形剖面，地形剖面线Ｐ９、Ｐ１０的位置见图ａ
３　断层水平位错的分布特征
断层活动使地表发生变形，形成相应的断错地貌，从而记录断层错动的信息，反映出断层错动的性质和历史。

根据无人机获得的１ ５ｍ分辨率的ＤＥＭ数据，使用Ｚｉｅｌｋｅ等（２０１２）基于ＭＡＴＬＡＢ平台开发的ＬａＤｉＣａｏＺ软件对断错地貌的水平位移进行测量。

目前该软件已经被应用于大量走滑活动断裂的位错滑动分布研究中，表明其测量结果准确可靠（Ｚｉｅｌｋｅｅｔａｌ．，２０１０，２０１２；Ｈａｄｄｏｎｅｔａｌ．，２０１６）。

为减小测量误差，我们对同一条冲沟分别选取不同的位错地貌（如沟底、两侧沟
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地　震　地　质４５卷
图１２　地表破裂带的分布
Ｆｉｇ．１２　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｒｕｐｔｕｒｅ．
ａ地表破裂带的分布范围；ｂ—ｅ最新地震产生的地表破裂与纹沟位错，红色箭头指示破裂带陡坎的位置；ｄ断层自由面处
纹沟上的裂点和跌水，箭头指示裂点的位置；ｅ断层陡坎上的新鲜断层自由面；ｆ、ｇ露头揭示断层上断至近地表
壁）作为断错标志进行多次测量，最终确定该冲沟的断错位移量。

结合野外实地测量数据，共获得７０个北大山断裂沿线的左旋水平位移量（图１３ａ），结果显示断裂的左旋位移量主要集中
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２期左玉琦等：阿拉善地块南缘北大山断裂的晚第四纪构造活动证据于３～２０ｍ（图１３ｃ）。

考虑到数据分辨率不足以测量１ ５ｍ及以下位错，本文暂时不计入这些最年轻的走滑位错量。

为了准确地获得断裂的滑动分布特征，根据各测量点位坐标，将位移量投
影到断裂展布方向，得到沿断裂走向的位错量分布图（图１
３ｃ），以１ｍ为单位对左旋位错量进行频率统计分析，获得位移量频率分布曲线（图１３ｂ）。

结果显示，位移量分布主要集中在以５ ３ｍ和１０ １ｍ为峰值的２个区间。

其中，５ ３ｍ峰值区间内分布的数据最多，为１７个，占总
数的２
４％；１０ ３ｍ峰值区间内的数据为６个，占９％。

１５ ５ｍ和２０ｍ峰值区间内的数据仅分别有２个和３个，由于数据量太少，可靠性较差，不具有统计意义。

累积位移量概率密度（ＣＯＰＤ）的不同峰值可用于区分不同的地震事件，反映断裂上地震的破裂历史与复发模式（Ｚｉｅｌｋｅｅｔａｌ．，２０１０，２０１２；Ｋｌｉｎｇｅｒｅｔａｌ．，２０１１）。

这表明北大山断裂经历了多次错断地表的地震事件，但由于缺少相应的古地震事件年代学约束，难以确定该断裂的地震复发模式，未来还需要通过开挖探槽和测年工作进一步约束古地震序列。

图１３　断裂沿线的左旋位错量分布特征
Ｆｉｇ．１３　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌｅｆｔ ｌａｔｅｒａｌｓｔｒｉｋｅ ｓｌｉｐｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｌｏｎｇｔｈｅＢｅｉｄａｓｈａｎＦａｕｌｔ．
ａ位移量测量点位的分布；ｂ以１ｍ为单位的左旋位移量频率分布曲线；ｃ左旋位移量沿断裂的分布图
４　讨论
４ １　北大山断裂晚第四纪的活动特征与滑动速率估计
北大山断裂全长＞１００ｋｍ，野外考察显示不同段落的运动学特征存在一定差异。

狼娃山段断层发育于基岩山体与洪积扇的交界部位，断层迹线平直，结构单一，被断层左旋错断的一系列冲沟与山脊等表明其为左旋走滑断层。

夹批泉山段分为南、北２支，北支断层发育于基岩山体之中，陡坎发育不明显，主要表现为断错冲沟和山脊。

南支断层错断山前多期洪积扇，广泛发育断错地貌，越老的洪积扇面上的断错地貌位移量越大，左旋位错量与垂直位错量之比＞３ １。

出露的一系列断层剖面显示其为高角度逆断层，且倾向Ｓ或Ｎ，说明该段以左旋走滑为主，且活动性较强。

此外，长约８ｋｍ的最新地表破裂带指示断层曾于全新世活动。

综合各段特征分析认为，北大山断裂是一条晚第四纪左旋走滑断层，具有一定的逆冲分量，其运动学
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地　震　地　质４５卷
特征与区域ＮＥ向的应力场协调。

断层的滑动速率是理解断层活动强度、活动构造变形、区域现今地壳运动与开展地震危险性评价的重要依据。

桃花拉山位于北大山以南约３０ｋｍ，二者之间为潮水盆地。

Ｙｕ等（２０１７）通过宇宙成因核素测年获得桃花拉山山前发育的５期洪积扇（Ｔ１—Ｔ５）的年龄分别为（２９ ８±
２ ７
）ｋａ、（５９ ２±５ １）ｋａ、（５７ １±４ ９）ｋａ、（６７ ５±５ ９）ｋａ和（１３７ １±１２ ０）ｋａ，Ｔ２—Ｔ５与最新一期洪积扇（
Ｔ１）的相对高差分别为２ｍ、５ｍ、７ｍ、３２ｍ。

在北大山山前共划分出３期洪积扇（Ｆａｎ１—Ｆａｎ３），通过对比相邻两地的洪积扇形态、扇面微地貌特征、拔河高度以及沉积结构，
认为北大山山前Ｆ
ａｎ１洪积扇与桃花拉山山前Ｔ１或Ｔ２洪积扇可能为同一期地貌面，其废弃年代大致相近。

根据北大山山前Ｆａｎ１洪积扇上的最大左旋位错值（１８±２）ｍ估算得到北大山断裂的左旋滑动速率约为（０ ３±０ ０６）～（０ ６±０ １）ｍｍ／ａ。

４ ２　北大山断裂与合黎山南缘断裂的构造关系
北大山断裂与合黎山南缘断裂之间被现代沙丘覆盖，未见明显的断错地貌迹线。

Ｚｈｅｎｇ等（２０１３ｂ）认为合黎山南缘断裂为晚第四纪活动的逆断层，而北大山断裂为左旋走滑断层。

在青
藏高原东北缘区域Ｎ
Ｅ向的挤压应力场下，北大山断裂与合黎山南缘断裂作为２条独立的断裂，由于其走向不同而表现出不同的断层性质（Ｙｕｅｔａｌ．，２０１７）。

然而，现有研究发现合黎山南缘断裂的迹线平直，剖面揭示断层面陡立（Ｚｈｅｎｇｅｔａｌ．，２０１３ｂ；Ｂｉｅｔａｌ．，２０１８），在合黎山东
侧也发现了断层左旋走滑的证据（
Ｄａｒｂｙｅｔａｌ．，２００５；Ｚｈａｎｇｅｔａｌ．，２０２１），表明合黎山南缘断裂同样存在第四纪左旋走滑活动。

在卫星影像上，这２条断裂向Ｗ、向Ｅ的延伸线互相重合，前人的研究中也曾将这２条断裂作为一条连续断裂进行处理（Ｄａｒｂｙｅｔａｌ．，２００５；陈文彬等，２００６）。

因此，推测合黎山南缘断裂与北大山断裂可能为互相连接的一条断裂，由于走向发生变化而使其表现出不一样的断层运动性质，在断裂拐折处大量风成沉积物堆积掩盖了断层迹线，从而在影像上表现为２条迹线不连续的断裂。

４ ３　区域构造意义
阿尔金断裂的滑动速率向Ｅ逐渐递减，在其东端的河西走廊宽滩山一带仍有约２ｍｍ／ａ的
左旋滑动速率（徐锡伟等，２
００３）。

向Ｅ进入阿拉善地块南缘，该区域发育多条近ＥＷ向断裂，且均表现出左旋走滑的运动性质。

张波等（２０１６）估计金塔南山断裂的左旋走滑速率约为（０ １９±０ ０５）ｍｍ／ａ，Ｙｕ等（２０１７）获得桃花拉山断裂的左旋走滑速率为０ １４～０ ９３ｍｍ／ａ，结合本次研究得到的北大山断裂的左旋走滑速率为（０ ３±０ ０６）～（０ ６±０ １）ｍｍ／ａ可知，阿拉善南缘帚状断裂系中的各条断裂在晚第四纪均表现为低速左旋滑动。

另外，印度板块持续向Ｎ楔入，导致青藏高原及其周缘地区产生了广泛的活动构造变形，位于高原东北缘的祁连山被认为是板块碰撞远程效应形成的褶皱山系，其调节吸收了高原ＮＥ向的扩展变形。

祁连山山前的河西走廊地区是高原ＮＥ向扩展的前缘部位，民乐－大马营断裂与永固背斜自１６ ７ｋａ以来的地壳缩短率约为（２ ７±０ ６）ｍｍ／ａ（Ｚｈｏｎｇｅｔａｌ．，２０２０），皇城－塔儿庄断裂自１０ｋａ以来的缩短速率为０ ８～１ １ｍｍ／ａ（陈文彬，２００３），康宁桥断裂在全新世期间的垂直滑动速率约为（０ ４±０ １）ｍｍ／ａ（艾晟等，２０１７），据此得出东祁连山山前总的地质缩短速率约为３～４ｍｍ／ａ，与现今ＧＰＳ揭示的速率一致。

在阿拉善地块南缘，龙首山约１４Ｍａ以来的最大垂直抬升速率为（０ ４±０ ０４）ｍｍ／ａ（李佳昱等，２０２０），合黎山南缘断裂的垂直滑动速率为０ １８～０ ５３ｍｍ／ａ（Ｚｈｅｎｇｅｔａｌ．，２０１３ｂ），桃花拉山断裂的垂直滑动速率为０ １～０ ３ｍｍ／ａ（Ｙｕｅｔ
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