💡这项突破是什么?
前陆冲断带往往发育有多个滑脱层，深浅滑脱层不同构造间是如何相互作用的、具有怎样的时空四维演化特征、缩短量如何在深浅构造之间分配与传递，是否会产生级联破裂大地震，这些问题不论对于认识逆断层及相关褶皱演化过程，还是对于理解大陆挤压造山带与前陆盆地构造变形及其动力学都具有十分重要的意义，对于活动逆断层及相关褶皱未来地震危险性的评价以及相关油气资源的勘探与开发均有重要的理论指导意义。
发育在北天山前陆冲断带的准噶尔南缘逆断裂带（SJT）是现今天山块体与准噶尔块体的活动主边界断裂带，是全球最活跃的陆内构造变形带之一，平面上由3-4排近东西向平行分布的逆断裂-褶皱带组成，深部发育了2-3套主干滑脱面和多个挤压构造楔，具有南北分带、东西分段、垂向分层并相互作用的特点，第四纪构造变形极为复杂(图1、2)。历史上曾发生1906年玛纳斯M8地震等多次强震，是研究上述问题的天然实验室。中国地震局地质研究所陈杰研究团队联合中国地震局乌鲁木齐中亚地震研究所姚远研究员团队，依托国家自然科学基金项目、国家重点研发、自治区重点研发、自治区天山英才项目、局所合作援疆项目，针对上述关键科学问题，选择SJT西段开展了系统研究。研究团队综合运用二维地震反射剖面精细解释、地表地质地貌填图、高精度无人机航测与数字高程模型分析，以及2D Move正演模拟等多种手段，构建了SJT西段深浅两套滑脱系统（浅层古近系安集海河组泥岩滑脱层(SJTU)与深层白垩系吐谷鲁群泥岩滑脱层(SJTL)）的三维几何模型和四维时空演化序列，相关成果发表在地质通报、JSG、GSAB和Geomorphology上，主要取得以下重要进展：
图1 （a）天山及邻区DEM、活动构造及地震。（b）北天山前陆冲断带及邻区的地形、活动构造（邓起东等, 2000和笔者野外填图编制）和地震。（c）准噶尔南缘逆断裂带西段的构造模型
图2 研究区地质构造图（据邓起东等, 2000和本研究野外填图编制）
一、揭示了深浅构造之间的相互作用机制与变形序列。研究发现，北天山前陆冲断带西段的南安集海背斜、独南背斜、哈拉安德背斜和霍尔果斯背斜并非独立演化，而是相互作用的，受深浅两套滑脱层联合控制，表现出显著的“无序变形（out-of-sequence）”特征(图2、3)。正演模拟与地震反射剖面中的生长地层几何特征高度吻合，证实了浅层构造楔与深层断弯褶皱之间的同步活动。浅层SJTU系统的缩短量在齐里沟（东经85.16°）以西约15—16 km，以东骤降至约10 km；与此同时，深层SJTL系统的缩短量则由西侧的约2—3 km增至东侧的约7 km。这一缩短量的系统性转移揭示了齐里沟横向转换带的存在，该转换带实现了缩短量在不同深度滑脱层之间的连续传递。
图3 SJT西段深、浅滑脱面缩短量沿走向分布图
二、发现并确认了第一排山麓背斜带晚第四纪活动的反冲断层及活动褶皱陡坎。野外调查在南安集海背斜北翼单斜区发现了多条近平行排列、向南逆冲的晚第四纪活动反冲断层—喀沙反冲断层（KBT）。该断层沿安集海河组灰绿色泥岩顺层向南逆冲至沙湾组砖红色砂岩之上，造成地层的重复。断层断错了安集海河两岸的晚第四纪地貌面，形成了一系列坡向南的反向断层陡坎。在安集海河西岸，KBT断层上盘还发育了向斜断弯褶皱陡坎，褶皱陡坎南侧的阶地堆积较薄、向北明显增厚，具有典型的生长地层特征。光释光测年结果显示，T3阶地被废弃的时代为108.2±14.0 ka，证明KBT在晚更新世仍有持续活动。这一发现打破了前人关于第一排山麓背斜带第四纪以来已不再活动的传统认识。
三、提出了SJT西段的时空四维构造演化模型。建立了SJT西段从晚中新世（约8 Ma）至今的四阶段演化模型：①阶段1：SJTL先活动，以南安集海挤压构造楔的前冲推覆为主，形成南安集海背斜和喀沙反冲断层。②阶段2、3，深层SJTL开始活动，“深层”霍尔果斯背斜发育并开始隆升，部分缩短量从浅层SJTU向深层SJTL转移。③现今：深浅构造相互作用形成地表所见的多排褶皱带格局。该模型表明，北天山前陆冲断带的构造演化并非简单的前展式序列，而是深浅滑脱层之间复杂的无序变形（out-of-sequence）过程。
图4 SJT西段深浅构造相互作用下的演化模式
四、评估了北天山前陆冲断带的强震级联破裂潜力。基于断层几何与面积-震级经验关系的估算表明，南安集海构造楔的前冲断层与反冲断层若发生级联破裂，可产生Mw 7.0级地震；若整个发震层（约30 km深）发生破裂并向上传递，最大震级可达Mw 7.2。中小地震的精定位结果显示，SJTU、SJTL与准噶尔南缘断裂在深部汇入同一条主断裂（MSJT），发震层深度约30 km。不同断层段之间的相互作用意味着多段级联破裂的强震情景更为现实，仅考虑单排褶皱带作为发震构造将显著低估该区域的地震危险性。
该研究系统揭示了多滑脱层背景下深浅构造相互作用的几何学、运动学和沉积响应特征，为理解全球类似多滑脱层前陆冲断带的构造演化提供了可借鉴的研究范例。研究成果对于北天山地区的地震危险性评估和防震减灾工作具有重要的实际意义。
图5 (a) SJT西段断层与地震的关系，(b) SJT西段的地震构造模型。
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