第35卷第1期2016年1月
地质通报
GEOLOGICAL BULLETIN OF CHINA
Vol.35,No.1Jan.,2016
新疆伊犁盆地西北缘红山嘴断裂特征与最新活动
袁四化1，白相东1，梁文天2，迟宝明1，李瑛3，马恒1，韩鹏1
YUAN Sihua 1,BAI Xiangdong 1,LIANG Wentian 2,CHI Baoming 1,LI Ying 3,MA Heng 1,HAN Peng 1
最好的英语学习方法
1.防灾科技学院，河北三河065201;
2.西北大学地质学系，陕西西安710069；
3.中国地质调查局西安地质调查中心，陕西西安7100541.Institue of Disater Prevention,Sanhe 065201,Hebei,China;
2.Department of Geology,Northwest University,Xi'an 710069,Shaanxi ，China;
3.Xi'an Center of Geogical Survey,CGS,Xi'an 710054,Shaanxi,China
新东方论坛摘要：红山嘴断裂位于新疆霍城县，是伊犁盆地北缘前陆褶冲带的前锋断裂。断裂走向NWW ，倾向NNW 。野外地质调查表明，断裂在地表主要表现为高角度逆冲断层，倾角超过50°。断裂上盘主要由新近系红层组成，下盘为上更新统黄土和全新统。综合野外地层接触关系和区域构造研究表明，红山嘴断裂可能形成于早更新世末，错断地层表明红山嘴断裂在晚第四纪以来发生过强烈的活动，最新活动表现在断错全新统松散砂砾石层。关键词：伊犁盆地；红山嘴断裂；活动断裂；新生代；前陆褶冲带中图分类号：P534.63+1；
P542.3文献标志码：A
文章编号：1671-2552（2016）01-0117-06
Yuan S H,Bai X D,Liang W T,Chi B M ，Li Y,Ma H,Han P.Characteristics and latest activity of Hongshanzui fault in northwestern Yili basin,Xinjiang Province.Geological Bulletin of China ,2016,35(1):117-122
Abstract:Located in Huocheng,Xinjiang,the Hongshanzui fault is a frontal fault of the fold-and-thrust belt developed in the fore⁃land area on the northern margin of Yili basin.The fault strikes NWW and d
ips NNW.Field obrvations show that this fault is a steep rever fault with dip angle over 50°.The hanging wall of the fault consists of Neogene red beds,whereas upper Pleistocene loess and Holocene diments are expod on the footwall.According to the contact relationship and regional structure in the study area,the fault might have been formed at the end of Early Pleistocene.Disrupted strata along Hongshanzui fault indicate intensive ac⁃tivities since Late Quaternary,and hence the latest activity of this fault in Holocene and disrupted gravel and sand beds at the surface also derve much attention.
Key words:Yili basin;Hongshanzui fault;active fault;Cenozoic;foreland fold-and-thrust belt
收稿日期：2014-12-16；修订日期：2015-10-19
资助项目：中国地震局教师科研基金（编号：20140103）、中国地质调查局项目（编号：12120115046401）和中央高校基本科研业务费专项
资金（编号：ZY20120102）
作者简介：袁四化(1980-)，男，博士，讲师，构造地质学专业。E-mail:
伊犁盆地北缘断裂带在地震地质文献中常称为喀什河断裂[1-2]，前人研究大都集中在东段，原因是18
12年3月8日在尼勒克发生过8级强震[3-4]，因此东段断层的地震断层特征[5-7]、地震宏观震中[8]、地震造成的次生地质灾害[9]、断裂的活动性[10]、中更新世以来
的滑动速率[11]等方面的研究成果很多。但是对西段
的研究较少，尤其是伊犁北缘断裂的分支——红山嘴断裂，1∶20万霍城县幅区域地质报告描述为隐伏断裂①，并提到断裂附近在1889年11月22日曾发生过6级地震，但至今未见对该断裂的进一步研究。
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新生代以来，天山由于印度和欧亚大陆的碰撞而强烈隆升，山体向两侧盆地扩展形成再生前陆盆地[12-13]，因而受到很多学者关注。但对于伊犁大型山间盆地是否存在类似构造变形研究较少。详细研究山间盆地两侧的断裂，一方面对于揭示天山造山带内部结构和形成演化具有重要理论意义，另一方面对于断裂第四纪以来是否活动的研究也具有实际意义，可为霍城县防震减灾规划提供基础地质资料。本文在对红山嘴断裂及邻区进行野外地质填图的基础上，初步查清其空间展布、断裂的野外特征，并研究了该断裂晚第四纪以来的活动性。
1区域地质构造背景
伊犁盆地地貌轮廓为向西敞开的喇叭形，地势
东高西低，西边为哈萨克斯坦的中亚戈壁沙漠区。伊犁盆地是在天山造山带所夹持的中间地块上发展起来的山间叠合盆地，自石炭纪以来经历了4期
成盆作用[14]。盆地自下而上由中新元古代变质基
底、石炭纪火山岩变质基质和二叠纪以来的沉积岩系组成三大构造层[14]。盆地的形态和结构受断裂控制，断裂的走向基本和区内的构造线方向一致，盆地北缘断裂主要为NWW 、EW 向和SWW 向3组（图1）。多数断裂形成于古生代板块俯冲碰撞过程，新构造运动不仅造成老断裂的复活，同时也产生了很多新断裂。研究表明，新疆伊犁盆地的活动断裂主要有巩留南、喀什河、雅马特等[15]（图1）。尹光华等[10]把沿喀什河畔的近EW 向延伸的喀什河断裂、博罗霍洛山南麓的寨口阔拉断裂和萨尔布拉克断裂总称为喀什河断裂。喀什河断裂西段沿伊犁盆地北缘向西延伸出国界，进入前苏联境内。该断裂带向东经伊宁北，沿喀什河北岸，到那拉提与NW 、SE 向构造带交会。断裂带在中国境内总长约315km，总体走向为106°，北倾，倾角为60°~70°[10,16]。喀什河缘断裂是一条孕育和发生大震的构造带，如1812年尼勒克8级地震的发震构造就是
图1新疆伊犁盆地地震构造图（据参考文献[14]修改）Fig.1Seismotectonic map of Yili basin in Xinjiang
1—全新世活动断裂；2—更新世活动断裂；3—推测断裂；4—逆断层；5—走滑断层；6—有走滑分量逆断层；7—尼勒克8级地震形变带；8—中—新生代盆地；9—国界线；10—断裂编号；11—8.0级
地震；12—7.0~7.9级地震；13—6.0~6.9级地震；14—5.0~5.9级地震；①—巩留南断裂；②—雅马特断裂；③—喀什河断裂；④—伊宁断裂；⑤—霍城断裂；
⑥—阿吾拉勒山南坡断裂
第35卷第1期袁四化等：新疆伊犁盆地西北缘红山嘴断裂特征与最新活动119
这条断裂[3-4]，造成长达124km 的地震形变带[9-10,16]，最
大水平右错为4m，垂直位移为15m [17-18]，第四纪以来断裂带平均垂直活动速率为3.8mm/a [5]，尹光华等[11]获得最近活动速率（3000a 以来）为3.14~3.93mm/a 。探槽揭露断裂带上2次古地震事件，古地震复发间隔时间为2000~2500a [19]。
伊犁盆地北缘断裂系在研究区有3条走向（NWW 向）近平行的断裂带（图2），对研究区区域地质构造和地形地貌轮廓的形成和展布起控制作用。自北向南依次为盆地北界断裂（图2中F1）、萨尔布拉克断裂（图2中F2）、红山嘴断裂（图2中F3）。盆地北界断裂北侧为上奥陶统碳酸盐岩系，南侧为中石炭统火山岩系。萨尔布拉克断裂北为中石炭统火山岩系，南主要为二叠系火山沉积岩系和新生界，
红山嘴断裂北侧主要为新近系，南侧为上更新统黄土和全新统沉积物。
研究区新生界广泛出露（图2），古近系古—始新统（安集海河组）主要为灰色-灰白色砾岩夹粗砂岩
透镜体。新近系（昌吉河群）主要由2部分组成，下
部为浅灰色-砖红色泥岩夹砂岩、砾岩；上部主要为一套黄色砂岩、砾岩夹泥岩。第四系为松散堆积的冲洪积物，其中上更统为黄土，在研究区广泛分布，前人研究表明，伊犁盆地黄土为风成成因，时代为晚新世晚期，相当于马兰期[20-22]。
2红山嘴断裂基本特征和最新活动时期
红山嘴断裂位于伊犁盆地北缘，行政区划属于
新疆维吾尔自治区伊犁哈萨克自治州霍城县（图1）。断裂带两侧新近系与盆地第四系分界明显（图2），地形地貌差异突出，地貌上明确分隔了北部科古琴山的山麓地带和山前冲积平原，从卫星图片看，该断层具有较明显的线性影像特征，遥感影像清晰；向西进入哈萨克斯坦，往东地貌差异较小，遥感影像比较模糊，但野外调查表明，仍有一些线状泉水出露，表明断裂可能还向东延伸，有待进一步研究。本次研究主要集中在中国境内的出露部分，
图2新疆伊犁盆地西北缘地质图
Fig.2Geological map of northwestern Yili basin in
Xinjiang
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西从中哈边境的红山嘴到东部的伊车嘎善乡，长逾20km ，断裂南侧地形较平坦。2.1断裂野外基本特征
在六十一团北部约4km ，由于砖厂用铲车取土，使得该断裂出露清晰，在剖面上可见由2条次一级断层组成，断层面产状分别为329°∠52°和340°∠59°（图3）。f 1断层上、下盘均为新近系，岩性主要为紫红色泥岩、泥质粉砂岩、细砂岩。靠近f 1上盘新近系（上新统）被牵引呈一倒转褶皱，褶皱北西翼缓，南东翼陡，轴面北倾。上盘地层产状为130°∠25°。f 1与f 2之间地层明显见有剪切的砂岩菱形透镜体，与泥质岩发生构造混杂，断层带中泥质岩也发生小型揉皱。f 2断层下盘为全新统冲洪积物（图3），野外特征清晰地表明该断层为逆冲断层，同时表明断层在全新世早期发生过逆冲活动。此外，在该剖面西侧约200m ，露头可见宽达3m 以上的断层挤压破碎带，断层将新近系红色泥岩、砂岩剪切成密集的破劈理带，将砂岩剪切成透镜状穿插在泥岩的破裂带中。
在伊车嘎善乡北约5km ，可见新近系逆冲到上更新统黄土层之上（图4），由于古河流的侵蚀和人工
挖掘，断层现象非常明显，新近系红层逆冲到浅黄色的黄土层之上，断层面产状为329°∠52°，该点东约50m 可见新近系内发育次一级断裂，剖面上由3条小型逆断层组成（图5），根据牵引褶皱和砂岩剪切透镜体可判断断层为逆冲断层，其产状和主断裂的走向基本一致，倾角较陡（图5）。
此外，沿断裂走向，在建设沟沟口（位置见图2）
可见新近系红层发育密集节理、强烈挤压片理化等现象，在红山嘴还发现一些小型反冲断层，在靠近断裂的地方新近系有变陡的趋势。
综合野外地质、地形地貌、遥感图像等证据，霍城县西北从红山嘴到伊车嘎善乡发育一条典型的逆冲断层。该逆冲断层是科古琴山山麓地带和霍城平原重要的分界断裂，断层面倾向330°~340°，倾角为50°~60°，断裂总体走向和倾角与喀什河断裂基本一致。断裂上盘主要为新近系红色碎屑岩建造，现
有的资料[23-24]表明，
其时代为上新世，可能延伸至早更新世。断裂下盘主要为上更新统黄土和全新统。
2.2最新活动时期
为了进一步研究红山嘴断裂最新的活动时期，对断裂上下盘的地层时代进行了研究，下盘地层为典型
的风成黄土。宋友桂等[20-22]详细研究了伊犁盆地黄土的分布、物质组分，认为伊犁盆地的黄土底部年龄可达80ka [20]。本次对上盘地层的顶部粉砂岩和粉砂质泥岩（半胶结）夹层进行了电子自旋共振（ESR ）年代测定，用来约束断裂活动时代，采样点位置在伊车嘎善乡北部，该处可见新近系红色层之上整合覆盖有一套青灰色砾岩夹粉砂岩和粉砂质泥岩，与典型的红色新近系有明显差别，胶结程度为半胶结。通过区域对比，推断其时代可能为中更新世，应用电子自旋共振（ESR ）方法对其年代进行测试，测试结果见表1，其中EY-1-S1为底部，中部为EY-7-S1，顶部为EY-11-S1，3件样品从下到上年
图3六十一团场北约4km 红山嘴断裂野外剖面（左上角为放地质锤处牵引褶皱放大照片）
Fig.3Section of Hongshangzui fault 4km north of No.61farm corps
N —新近系；Qh
—全新统
deltoro第35卷第1期袁四化等：新疆伊犁盆地西北缘红山嘴断裂特征与最新活动121
龄依次变新，主要集中在中更新世中晚期。上下盘
fount地层时代表明，红山嘴断裂在晚更新世以来有过较强烈的活动，局部错断全新统砾石层，说明全新世还有活动。
沿霍尔果斯河、开干沟等SN 向沟谷地带，普遍存在上更新统黄土与下伏新近系红层之间的角度不整合（图2）。此外，在开干沟整合在上更新统黄土之下的还有一套砾石层，目前没有时代证据，可能为晚更新世早期，缺少适合定年的细颗粒，有待进一步研究。前人研究表明，天山南北两侧盆地新生代以来主要的构造活动和隆升期发生在上新世以来[19,25-26]，构造活动峰期在早更新世末[27]。本次研究结果也支持这一认识，表明伊犁盆地和天山南北两侧山麓地带的新构造运动是同步的，在大区域上与青藏高原的整体强烈隆升期[28-30]保持一致。笔者
推断，红山嘴断裂形成于早更新世末期，晚更新世发生较强烈的逆冲，到全新世还有活动。
3结论
伊犁盆地北缘断裂带在研究区自北向南由3条近平行的断裂组成，其中最南侧的红山嘴角断裂是本次研究确认的活动断裂，该断裂空间上呈NWW 向展布，断层面倾向330°～340°，倾角为50°～60°，向西延伸进入哈萨克斯坦，向东可能与喀什河断裂相连。地表主要表现高角度逆冲断层，上盘主要为新
近系红层，下盘为全新统砂土卵砾石层和上更新统黄土堆积。根据切断地层判断，红山嘴断裂在晚第四纪以来发生过强烈的活动，全新世仍然发生向南的逆冲活动。该断裂带具备发生地震的构造条件，是未来重要的孕震场所，因此，从防震减灾角度考虑，对于这一新确认的活动断裂，应当进行系统深入地研究。
致谢：感谢中国地质调查局成都地质调查中心潘桂棠研究员在成文过程中给予的指导，感谢地震动力国家实验室李建平老师在ESR 样品测试过程中给予的帮助。参考文献
innovation[1]冯先岳.论新疆地震地质特征[J].地震地质,1985,7(2):35-44.[2]冯先岳.天山活动断裂与地震[J].新疆地质,1986,4(3):100-10.[3]杨章，陈祥玉，尹光华，等.1812年3月8日新疆尼勒克8级大
图4伊车嘎善乡北约5km 红山嘴断裂野外照片Fig.4Field photograph showing Hongshanzui fault
5km north of Yichegashan Township
Qp 3—上更新统；N —新近系
图5伊车嘎善乡北约5km 红山嘴次级断裂野外剖面Fig.5Field photograph showing condary Hongshanzui
fault 5km north of Yichegashan Township
样品号
EY-11-S1EY-7-S1EY-1-S1
U /10-63.465.203.73
Th /10-6
15.19.9911.4
K 2O /%
1.811.88fost
2.00
含水量/%2.45.05.0
古剂量/Gy 594±711014±1521467±146
年剂量/(Gy·ka -1)3.753.763.62
年龄/ka 158±19270±41405±40
courageously表1电子自旋共振样品测年结果Table 1ESR dating results
注：
样品在地震动力国家重点实验室测试
122地质通报GEOLOGICAL BULLETIN OF CHINA2016年
震[J].西北地震学报,1985,7(1):59-65.
[4]杨章，张勇，李军，等.对1812年3月8日新疆尼勒克8级地震发
震构造初探[J].地震学报,1985,7(4):434-444.
[5]冯先岳.喀什河断裂带古地震研究[J].地震地质,1987,9(2):74-77.
hdd是什么意思
[6]冯先岳.新疆尼勒克地震断层带[J].内陆地震,1990,4(3):273-277.
[7]尹光华，蒋靖祥，张勇，等.新疆尼勒克1812年地震断层构造特
征[J].西北地震学报,2002,24(2):183-186.
[8]尹光华，蒋靖祥，吴国栋.1812年尼勒克地震的宏观震中位置研
究[J].内陆地震,2009,23(4):424-429.
[9]尹光华，李军，张勇，等.尼勒克地震滑坡的统计分析及初步研
究[J].内陆地震,2001,15(1):56-63.
[10]尹光华，蒋靖祥，张勇.新疆伊犁喀什河断裂带及其活动性研
究[J].内陆地震,2003,17(2):109-116.
ap[11]尹光华，裴宏达，蒋靖祥.喀什河断裂中更新世以来的活动速率
研究[J].内陆地震,2007,21(3):205-212.
[12]Lu H F,David H G,Jia D,et al.Rejuvenation of the Kuqa fore⁃
land basin,north flank of the Tarim Basin,North-West China[J].
salina
International Geology Review,1994,36(12):1151-1158.
[13]贾承造，魏国齐，李本亮，等.中国中西部两期前陆盆地的形成及
其控气作用[J].石油学报,2003,24(2):13-17.
[14]张国伟，李三忠，刘俊霞，等.新疆伊犁盆地的构造特征与形成演
化[J].地学前缘,1999,6(4):203-214.
[15]罗福忠，柏美祥，陈建波.新疆伊犁盆地活动断裂新活动特征研
究[J].内陆地震,2003,17(1):4-10.
[16]吴国栋，尹光华.新疆伊犁喀什河断裂带分段性研究[J].内陆地
震,2010,24(1):25-30.
[17]冯先岳.新疆1812年尼勒克地震[J].中国地震,1985,1(2):44-
45.[18]尹光华，蒋靖祥，裴宏达.1812年尼勒克地震断层及最大位移[J].
内陆地震,2006,20(4):296-304.
[19]冯先岳.新疆古地震[M].乌鲁木齐：新疆科技卫生出版社,1997:
214-217
[20]宋友桂，史正涛，方小敏，等.伊犁黄土的磁学性质及其与黄土高
原对比[J].中国科学：地球科学,2010,40(1):61-72.
[21]宋友桂，史正涛.伊犁盆地黄土分布与组成特征[J].地理科学,
2010,30(2):267-272.
[22]李传想，宋友桂，王乐民.新疆伊犁黄土研究[J].海洋地质与第四
纪地质,2013,33(1):145-152.
[23]新疆维吾尔自治区地质矿产局.新疆维吾尔自治区区域地质
志[M].北京：地质出版社,1989:238-258.
[24]陈华慧，林秀伦.新疆维吾尔自治区第四纪地质图（1∶150万）[M].
北京：地质出版社,1994.
[25]柏美祥.天山新构造[C]//新疆地质矿产局.新疆第三届天山地
质矿产学术讨论会论文选集.乌鲁木齐：新疆人民出版社,1995: 35-42.
[26]邓起东，冯先岳，张培震，等.天山活动构造[M].北京：地震出版
社,2000:373-386.
[27]张培震，邓起东，杨晓平，等.天山的晚新生代构造变形及其地球
动力学问题[J].中国地震,1996,12(2):127-140.
[28]李吉均.青藏高原的地貌演化与亚洲季风[J].海洋地质与第四纪
地质,1999,19(1):1-11.
[29]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):10-20.
[30]葛肖虹，任收麦，马立祥，等.青藏高原多期次隆升的环境效应[J].
地学前缘,2006,13(6):118-130.
①新疆地质矿产局第一区域地质调查大队六分队.中华人民共和国
区域地质调查报告霍城幅.1988：220.
