北京平原南口—孙河断裂南段第四纪活动性及其构造意义

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2018.02.06

摘要/Abstract

摘要：

通过对北京平原南口—孙河断裂南段上、下两盘钻孔ZK17和ZK18的磁化率和自然伽马测井曲线进行频谱分析,识别出显著的米兰柯维奇沉积旋回,揭示出北京平原区第四纪古气候及沉积过程受到地球轨道力的控制。通过对初始年代格架下的数据曲线进行100 ka的短偏心率信号滤波处理并调谐至天文理论偏心率曲线,建立了精度为0.1 Ma的连续天文年代标尺,在此年代学研究成果的基础上实现了对目标断裂活动性精细探讨的目的。通过对比断裂两盘的沉积速率变化,可以识别出南口—孙河断裂第四纪以来6个相对较强的活动幕。其中早更新世存在4个明显的活动幕,活动周期具有0.4 Ma准周期的特点,第Ⅰ幕和第Ⅲ幕分别对应了青藏高原隆升期的青藏运动的B幕(2.6 Ma)和C幕(1.7 Ma),中更新世的活动特征则对应了“昆黄运动”,北京地区新构造运动特征与之有较好的呼应关系。

关键词: 旋回地层, 南口—孙河断裂, 活动特征, 第四纪, 青藏运动, 昆黄运动

Abstract:

As one of buried faults, Nankou-Sunhe Fault is the only one northwest striking active fault in Beijing plain. In order to study its activity, this study analyzed characteristics of magnetic susceptibility and natural gamma ray for drillholes of ZK17 and ZK18, and the spectrum analysis was conducted on the magnetic susceptibility and natural gamma ray data of the two drillholes.ZK17 is located at the hanging wall and ZK18 is at the lower wall. Significant Milankovitch sedimentary cycles were respectively identified in the two drillholes, revealing that the Quaternary paleoclimate and deposition process in Beijing plain were controlled by orbital forcing. A continuous astronomical time scale was established by tuning the bandpass filtered-100ka-short eccentricity signal from initial age constrained time series to the astronomical solutions, thus it got a fine way to study the fault’s activity. Six phases which are relatively active have been identified by the comparative study on deposition rate of the two walls, and four of them are in Early Pleistocene and the active period is 0.4 Ma. The first and third phases are correspond to the B (2.6 Ma) and C(1.7 Ma) periods of Qingzang Movement; the activity characteristics in the Middle Pleistocene are related to Kunhuang Movement; so the characteristics of neotectonic movement in Beijing plain have a good relationship to Qingzang and Kunhuang movements.

Key words: cyclic stratigraphy, Nankou-Sunhe fault, activity characteristic, Quaternary, Qingzang movement, Kunhuang movement

中图分类号:

P631
P539.3

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图/表 8

图1 北京平原主要活动断裂分布及钻孔位置图

Fig.1 Distribution of main active faults in Beijing plain and the location of drillholes

图2 钻孔磁性地层及柱状对比图[13]

Fig.2 The contrast diagrams of magneto-stratigraph of the cores of drillholesof ZK17 and ZK18

图3 ZK17孔自然伽马在深度域(a)、初始年代格架(b)和调谐后(c)频谱分析结果

Fig.3 Natural gamma ray data with depth and the preliminary age framework,and after tuning in drillhole ZK17

图4 ZK17孔天文年代标尺 (a)磁倾角与地磁极性柱;(b) 自然伽马在深度域上的变化特征;(c) 理论偏心率曲线[37];(d) 根据古地磁极性柱提供的初始年代格架将自然伽马在深度域上的变化转化为时间域,并获得100 ka的滤波曲线;(e) 根据天文调谐结果确定的沉积速率

Fig.4 The astronomical age reference of continuous stratigraphic formations in drillhole ZK17

图5 ZK18孔磁化率在深度域(a)、初始年代格架(b)和调谐后(c)频谱分析结果

Fig.5 Magnetic susceptibility data with depth and the preliminary age framework,andafter tuning in drillhole ZK18

图6 ZK18孔天文年代标尺 (a)磁倾角与地磁极性柱;(b) 磁化率在深度域上的变化特征;(c) 根据古地磁极性柱提供的初始年代格架将磁化率在深度域上的变化转化为时间域,并获得100 ka的滤波曲线; (d) 偏心率理论曲线[37]及其与磁化率曲线的对比;(d)理论偏心率曲线;(e) 根据天文调谐结果确定的沉积速率

Fig.6 The astronomical age reference of continuous stratigraphic formations in drillhole ZK18

表1 南口—孙河断裂每100 ka活动速率统计

Table 1 Active rates per 100 ka in Nankou-Shunhe fault zone

时间/ka	ZK18钻孔				ZK17钻孔			活动速率/ (mm/a)
时间/ka	埋深/m	沉积厚度/m	沉积速率/ (mm/a)		埋深/m	沉积厚度/m	沉积速率/ (mm/a)	活动速率/ (mm/a)
0	1.00	1.00	0.04	1.00		1.00	0.07	0.03
100	5.27	4.27	0.05	9.42		8.42	0.09	0.04
200	12.99	7.72	0.08	18.65		9.23	0.09	0.02
300	19.09	6.10	0.06	29.28		10.63	0.11	0.05
400	31.31	12.22	0.12	43.55		14.27	0.14	0.02
500	42.06	10.75	0.11	56.49		12.94	0.13	0.02
600	49.87	7.81	0.08	75.85		19.36	0.19	0.12
700	57.05	7.18	0.07	84.04		8.19	0.08	0.01
800	66.90	9.85	0.10	93.05		9.01	0.09	0.01
900	73.25	6.35	0.06	107.75		14.70	0.15	0.08
1 000	77.67	4.42	0.04	113.99		6.24	0.06	0.02
1 100	88.25	10.58	0.11	121.90		7.91	0.08	0.03
1 200	93.69	5.44	0.05	132.80		10.90	0.11	0.05
1 300	100.30	6.61	0.07	135.90		3.10	0.03	0.04
1 400	105.94	5.64	0.06	150.52		14.62	0.15	0.09
1 500	111.21	5.27	0.05	158.15		7.63	0.08	0.02
1 600	117.14	5.93	0.06	168.81		10.66	0.11	0.05
1 700	123.84	6.70	0.07	179.17		10.36	0.10	0.04
1 800	129.61	5.77	0.06	200.91		21.74	0.22	0.16
1 900	140.47	10.86	0.11	213.61		12.70	0.13	0.02
2 000	155.32	14.85	0.15	236.17		22.56	0.23	0.08
2 100	161.66	6.34	0.06	248.99		12.82	0.13	0.06
2 200	167.60	5.94	0.06	264.52		15.53	0.16	0.10
2 300	173.38	5.78	0.06	271.12		6.60	0.07	0.01
2 400	177.24	3.86	0.04	297.60		26.48	0.26	0.23
2 500	183.92	6.68	0.07	315.91		18.31	0.18	0.12
2 600	189.85	5.93	0.06	349.40		33.49	0.33	0.28

图7 第四纪以来南口—孙河断裂的活动速率曲线

Fig.7 Curves showing active rates of Nankou-Sunhe fault since Quaternary

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