基于高分辨率地形数据,青藏高原东南边缘大凉山断裂带晚第四纪滑移速率的时空变化
双庚、
詹宇伟、
西西、
邓亚婷、
张达、
马晨宇、
何洪林
《Geosciences》:Temporal and Spatial Variations in Late Quaternary Slip Rates Along the Daliangshan Fault Zone in the Southeastern Margin of the Tibetan Plateau Based on High-Resolution Topographic Data
Shuang Geng,
Zhanyu Wei,
Xi Xi,
Yating Deng,
Da Zhang,
Chenyu Ma and
Honglin He
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时间:2026年04月23日
来源:Geosciences 2.1
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摘要 大凉山断层带(DLSFZ)是显水河-小江断层系统(XXFS)的关键组成部分,对四川-云南块体(SYB)向东的挤出作用具有根本性控制作用。在这项研究中,我们利用基于无人机的高分辨率地形数据和OSL(光释光)测年技术,对其中南部三个关键地点(特口嘉谷、叶尔、大
摘要 大凉山断层带(DLSFZ)是显水河-小江断层系统(XXFS)的关键组成部分,对四川-云南块体(SYB)向东的挤出作用具有根本性控制作用。在这项研究中,我们利用基于无人机的高分辨率地形数据和OSL(光释光)测年技术,对其中南部三个关键地点(特口嘉谷、叶尔、大沐洛)的滑动速率进行了新的测定。测定结果显示,这些地区的晚第四纪滑动速率分别为4.5 ± 1.4毫米/年、3.7 ± 1.1毫米/年和5.5 ± 1.0毫米/年。结合以往的数据,该断层带的北部滑动速率为1.5–3.1毫米/年,中部为1.36–4.3毫米/年,南部为2.5–4.5毫米/年,呈现出“南部较高、北部较低、中部过渡”的空间分布特征。时间演化表明,从晚更新世到全新世期间滑动速率有所增加。这些特征表明DLSFZ是一个非均匀的变形系统,其中南部块体的应变集中反映了该块体受到刚性四川盆地(SB)限制而向东逃逸的动态。因此,特别是DLSFZ的南部段落,成为调节青藏高原(TP)东南边缘地壳挤出作用的关键结构。
1. 引言 显水河-小江断层系统(XXFS)是整个青藏高原东南边缘最具构造活性和地震活跃性的地带之一,同时也是定义和限制四川-云南块体(SYB)东北边缘的一级构造边界[1,2,3](图1)。这个广泛的断层系统形成并演化于晚新生代,其形成过程源于印度板块持续向北推进以及与欧亚板块的强烈碰撞。这种长期的汇聚作用给四川高原西部的中下地壳物质带来了强烈的压缩环境,并与相邻的刚性四川盆地(SB)和南中国块体(SCB)相比产生了显著的地壳横向压力梯度。由于SB的高强度岩石圈所产生的强烈机械阻力,一部分延展性的下地壳物质被困在四川西部,而另一部分则沿着XXFS的主要左旋走滑断层逐渐向东南方向挤出,平均长期滑动速率约为10毫米/年[4,5,6,7,8,9,10]。深层地壳流動过程与断层系统上的地表走滑运动相结合,共同构建了该地区独特而复杂的构造变形机制,形成了一个促进地壳物质从TP内部向东挤出的主要路径[11,12,13,14]。这种强烈且持久的构造运动导致了断层系统不同结构段中构造应变的逐渐积累和突然释放,从而为大型破坏性地震的发生提供了极其有利的条件[15,16]。根据自公元1500年以来系统汇编的历史地震记录,XXFS已经发生了多达14次震级在7.0至7.9之间的地震,其中一次地震的震级达到了8.0[17,18,19]。统计分析进一步显示,平均约每34年就会发生一次震级7.0级或以上的重大地震,这清楚地表明了该地区的地震危险性极高。
图1. 区域背景图,显示了XXFS、SYB和研究区域。(a) 与TP东南边缘相关的研究概述图。(b) DLSFZ及其周围活跃断层的分布图。红色圆圈标出了有记录的大地震的震中。(c) DLSFZ分布形态的详细地图。① Zhuma断层;② Gongyihai断层;③ Yuexi断层;④ Puxiong断层;⑤ Butuo断层;⑥ Jiaojihe断层。缩写:TP:青藏高原;SYB:四川-云南块体;BHB:巴颜哈拉块体;QB:柴达木盆地;NCB:北中国块体;SCB:南中国块体;SB:四川盆地;XSHF:显水河断层;XJF:小江断层;ANHF:安宁河断层;ZMHF:泽木河断层;LJ-XJHF:丽江-小金河断层;LMSF:龙门山断层。相比之下,作为XXFS中部重要结构部分的DLSFZ,其地震活动明显比其他相邻断层段弱。历史文献仅记录了几次震级在5.0至6.0之间的中等强度地震,没有可靠记录显示超过6.0级的地震。这种明显的地震间隙可能部分归因于研究区域的偏远和多山特性,这可能导致历史记录的不完整或缺失,这部分也受到断层带本身活动行为的控制[20,21]。He等人[22]提出,DLSFZ代表了一个相对年轻且新形成的构造系统,可能是由XXFS中部“弯曲和拉直”过程形成的。其总体活动水平随时间逐渐增加,最终可能会取代ANHF成为该地区的主要活跃构造。以往的研究积累了大量关于DLSFZ晚第四纪运动学行为的数据和知识[21,22,23,24,25]。基于对偏移地貌标志的详细解释和可靠的时间约束,DLSFZ的总体晚第四纪左旋走滑速率估计约为2–4毫米/年[18,21,22,23,24,25,26]。在不同段中,北部段显示出较低的滑动速率,从晚更新世到全新世期间的水平滑动速率为1.5–3.1毫米/年[18,21,23];中部段的Puxiong断层滑动速率为3.1–4.3毫米/年[18,21,25];而南部段显示出较高的滑动速率,为2.5–4.5毫米/年[24]。
活跃断层带的滑动速率数据是理解断层系统长期滑动历史和区域构造演化最关键的参数之一[27,28,29,30,31,32,33,34,35]。作为SYB的主要边界断层,DLSFZ沿线的滑动速率空间分布模式为构建和测试青藏高原的地质动力学模型提供了关键的观测约束。为了更好地描述DLSFZ的活跃行为和构造含义,我们使用了高分辨率地形数据和新获得的测年结果,进一步精确了其中部和南部段的滑动速率估计。通过将我们的新结果与所有可用的先前数据相结合,我们确立了整个DLSFZ的完整时空滑动速率分布模式,这为DLSFZ活动逐渐增强以及其南部部分逐渐成为调节地壳物质从TP东南方向逃逸的主要结构提供了坚实可靠的支持。
2. 地质背景 弧形的XXFS作为主要构造边界带,将SYB、BHB和SCB分隔开来,并沿其整个走向呈现出典型的“窄-宽-窄”几何形态。其北部和南部段以相对狭窄且线性的构造带为特征,而中部段则呈现出发育良好的纺锤形几何分布[22,23,36,37,38,39,40,41,42](图1)。DLSFZ位于这个中部纺锤形构造区域的东部边缘。它从四川省石门县北部的XSHF南端开始,向南延伸经过玉溪、彭雄、赵觉和布托等地,最终在云南省的桥家终止,并与XJF相连。整个断层带长约280公里[21,22]。DLSFZ由六条次级断层组成,形成了宽约15公里的复杂构造带[22]。它可以被划分为三个主要的几何段(图1c):北部段从石门延伸到玉溪,包括Zhuma断层和Gongyihai断层,它们切穿了小香岭山脉的北部,形成了一个弯曲的菱形结构;中部段主要由几乎平行的Yuexi断层和Puxiong断层组成;南部段则以Butuo断层和XJF为主,呈现出右阶梯状排列,这是典型的走滑断层系统的特征[43,44,45]。这个断层系统的结构划分不仅反映了区域构造变形的差异,也为研究SYB东部边界的变形机制和地震活动提供了重要见解。在DLSFZ内的所有次级断层中,除了中部段的Yuexi断层以外,其余均以左旋走滑运动为主。总体而言,北部段的水平滑动速率相对较低,而南部段较高。值得注意的是,中部的Puxiong断层与南部段的Butuo断层和Jiaojihe断层共同构成了典型的左旋右阶梯状断层系统(图1c),这也是本研究中选取这三个断层作为主要研究目标的原因。持续的左旋走滑运动系统地位移了多种地表地貌,包括河岸阶地、冲积扇、沟谷和山脊,并保存了清晰的累积断层位移记录。我们选择了从北到南的三个代表性地点,即特口嘉谷、叶尔和大沐洛,进行定量滑动速率的测定。
3. 数据与方法 我们工作的主要目标是获得高精度的地形数据和可靠的时间约束,以定量确定DLSFZ的晚第四纪滑动速率。为此,我们首先对DLSFZ的整个中部和南部段进行了全覆盖的无人机摄影测量,成功获得了亚米级的高质量地形数据。基于这些高分辨率数据集,我们使用了ArcGIS 10.6平台和LaDiCaoz_v2.2软件系统地解释和精确测量了断层带两侧分布的各种偏移地貌标志的位移量。为了进一步约束断层运动的时间框架,我们采用了OSL(光释光)测年方法来确定这些位移地貌表面的形成年龄。这种综合的方法论框架使我们能够为位移地貌单元建立可靠的时间序列,并进一步计算出断层带沿线的滑动速率。
3.1. 断层测绘 高分辨率地形数据对于准确绘制详细地貌标志、精确追踪断层分布以及进行进一步的定量构造分析至关重要。近年来,随着测绘技术的快速发展和持续进步,获取高精度地形数据的方法变得越来越方便、高效和可靠[46,47,48]。在本研究中,我们应用了结合SfM(Structure from Motion)技术的无人机航空测量方法,收集了空间分辨率为0.5米的高质量正射影像和DEM(数字高程模型)数据,覆盖了DLSFZ的整个中部和南部段(图2)。
图2. (a) 基于Google Earth图像的DLSFZ中部和南部段的分布图。白色点表示主要城镇的位置和名称。(b) Puxiong断层的扩展形态图及其两个滑动速率研究地点(特口嘉谷站点)。(c) Butuo断层的扩展形态图及其滑动速率研究地点(叶尔站点)。(d) Jiaojihe断层的扩展形态图及其滑动速率研究地点(大沐洛站点)。(b–d)的基图是由无人机获取的高分辨率DEM数据。基于获得的DEM数据,我们使用ArcGIS 10.6平台中的数据镶嵌和空间分析模块生成了相同分辨率为0.5米的山体阴影图。需要强调的是,在生成山体阴影图时,必须仔细并适当地设置照明方位角和高度角,以便清晰地突出断层痕迹的线性特征。经过多次对比测试,我们发现使用与主导坡度方向一致的照明方位角和45°的高度角可以生成亮度适中的山体阴影图,表面纹理清晰,断层特征明显增强[21]。通过这些优化的山体阴影图,可以准确地识别中部和南部段中断层痕迹的确切位置,并清晰观察到各种地貌特征。在此基础上,进一步识别出一系列典型的偏移地貌标志,包括河道、沟谷、山脊和冲积扇[21]。
3.2. 位移测量 在当前关注走滑断层位移测量的研究中,最常用的两种专业软件工具是3D_Fault_Offsets和LaDiCaoz。3D_Fault_Offsets工具以其处理超高分辨率图像的高性能和恢复河床对称形态的卓越能力而闻名。然而,其相对复杂的用户界面和非重复的操作流程在一定程度上限制了其在实际研究中的广泛应用[49,50,51]。在我们的研究区域,大多数河床呈现出不对称的形态,其中许多河床经历了由长期断层位移引起的强烈侵蚀过程。因此,LaDiCaoz_v2.2被认为更适合这项研究的特定需求。该软件是一个基于MATLAB 2020平台开发的可视化分析工具[49,52],自早期版本1.3以来经历了多轮优化和升级,现已更新至2.2版本。最新版本在可视化性能、操作记录功能以及整体用户体验方面取得了显著改进,达到了高水平的简洁性、便利性和结果可重复性。其界面设计直观且用户友好,集成了多种功能模块,包括垂直位移提取、二维和三维位移重建(逆冲图)以及支持将分析结果以标准图像格式导出和保存。该软件的核心工作原理依赖于一系列数据处理算法,如水平位移、垂直抬升以及上游和下游沟槽段的形态扩展,使其在各种复杂地形条件下具有很强的适应性和适用性[53]。在实际操作中,首先使用Global Mapper 17将DEM数据转换为ASCII格式,然后导入LaDiCaoz_v2.2进行进一步处理。按照软件界面的逐步指导,我们完成了包括山体阴影图生成、断层轨迹绘制、上下游沟槽段定位、地貌边缘匹配、位移估计、逆冲图构建和最终结果输出在内的整个工作流程。通过使用不同的、独立的地貌标记进行多次测量,我们获得了最终的位移值及其平均误差范围,有效地确保了分析数据的可靠性和准确性。
3.3 确定断层活动的时间限制对于可靠地量化滑动速率至关重要,而滑动速率对于评估地震危险性和理解区域构造演化至关重要[53]。以往的研究应用了多种地质年代测定技术——包括热释光(TL)、宇宙成因核素测年和放射性碳测年——来确定与断层运动相关的第四纪沉积物的年龄[33,54,55,56]。考虑到研究区域的特定采样环境和地质复杂性,选择了光释光(OSL)测年方法,因为它在沉积序列测年方面具有实用优势,并且在类似的构造环境中已经证明了其可靠性。在野外调查期间,从距离明显砾石层上方约20厘米处的细粒层中系统地收集了三个OSL样本。为确保样本能够代表预期的沉积年龄,并且不受最近地表暴露或生物扰动的影响,在采样前将露头表面清除了至少30厘米的地层。样本使用长约30厘米、直径为5厘米的不锈钢空心管采集。提取后立即用铝箔密封每个管子,并进一步用黑色塑料袋包裹,以防止任何光照污染。这些程序严格遵循了[57]中规定的协议。
OSL测量在CEA的IG地震动力学与预测国家重点实验室进行。根据每个样本的粒度特征,分别使用适当的单剂量再生剂量(SAR)协议分析了粗粒和细粒石英组分。所得年龄及相关分析细节总结在表1中。
4. 结果
我们在DLSFZ中段和南段的三个研究地点进行了野外调查,包括Puxiong断层、Butuo断层和Jiaojihe断层各一个地点。使用LaDiCaoz_v2.2软件,我们测量了被位移地形的水平位移值,并结合这些地形的年代结果,计算了三个地点的晚第四纪左旋走滑速率。
4.1 Puxiong断层的Tekoujiagu地点
Tekoujiagu地点(103.02° E, 27.90° W;海拔2992米)是研究区域最北端的地点,位于赵珏县Tekoujiagu村西南方向约750米处。在该地点,可以清晰观察到一系列明显的线性断层陡坡和左旋位移的沟槽(图3)。在这些特征中,选择了一个保存完好的冲积扇作为量化走滑速率的对象。沿A-A′节的地形剖面显示出一个逆断层陡坡,垂直分离为1.8 ± 0.3米(图4c)。使用LaDiCaoz_v2.2软件进行形态分析,测量出的冲积扇的左旋位移为49.4 ± 2.4米(图4b和图5)。
图3. (a) Puxiong断层Tekoujiagu地点的冲积扇和沟槽等被位移的地貌特征,以Google Earth图像作为底图。红色箭头指示可以通过位移沟槽和断层陡坡识别的断层轨迹位置。白色虚线表示与断层相关的地貌。(b) 基于无人机获取的高分辨率DEM数据生成的阴影地形图,对Tekoujiagu地点附近的地貌进行了初步解释。
图4. Puxiong断层Tekoujiagu地点被位移地貌的详细解释。(a) 从0.5米分辨率DEM数据生成的阴影地形图。红色箭头指示断层轨迹。(b) 基于1米间隔等高线的地貌解释图。红线表示断层轨迹;红色箭头显示相对断层滑动方向;黑线标记冲积扇边缘;红色五角星代表采样点。(c) (a)中的A-A′地形剖面。(d,e) 20240516-OSL-06样本点的野外照片和解释图。(d)中的SW、NE表示照片的方向。(e)中的黑点表示OSL样本的位置,颜色代表不同的地层。
图5. 使用LaDiCaoz_v2.2软件对Tekoujiagu地点的冲积扇进行的左旋位移测量和恢复。(a) 冲积扇和沟槽的阴影地形图,等高线间隔为1米。青色线表示断层轨迹位置,亮黄色曲线带红色和蓝色点表示断层两侧河渠的延伸方向,红色和蓝色线表示河渠的地形剖面位置。(b) 河渠的最佳49.4米逆冲图。(c) 原始沟槽的地形剖面(左上),恢复后的沟槽地形剖面(左下),以及位移测量的残差分布图。(c)中的红线表示沟槽的剖面。
在Tekoujiagu地点,从距离上级沉积层下方约20厘米处的冲积扇边缘采集了一个光释光(OSL)样本,编号为20240516-OSL-06。OSL测年结果表明沉积事件的年龄为11.04 ± 3.4 ka(表1,图4e)。根据位移幅度和冲积表面的沉积年龄,计算得出Tekoujiagu地点的水平滑动速率为4.5 ± 1.4毫米/年。
4.2 Butuo断层的Yeer地点
Yeer研究地点(102.84° E, 27.68° N;海拔2472米)位于Butuo盆地的东南边缘,靠近Yeer村庄。该地区的第四纪沉积物相对较厚,如图6所示。我们选择了一个明显左旋位移的冲积扇来确定沿断层的走滑速率。沿B-B′截面的地形剖面显示出一个定义明确的断层陡坡,垂直位移为1.5 ± 0.3米(图7c)。使用LaDiCaoz_v2.2软件进行形态测量,测量出的冲积扇左旋位移为51.1 ± 3.3米(图7b和图8)。
图6. (a) Butuo断层Yeer地点的沟槽和冲积扇等被位移的地貌特征,以Google Earth图像作为底图。红色箭头指示可以通过位移沟槽和断层陡坡识别的断层轨迹位置。白色虚线表示与断层相关的地貌。(b) 基于无人机获取的高分辨率DEM数据生成的阴影地形图,对Yeer地点附近的地貌进行了初步解释。
图7. Butuo断层Yeer地点被位移地貌的详细解释。(a) 从0.5米分辨率DEM数据生成的阴影地形图。红色箭头表示断层轨迹。(b) 基于1米间隔等高线的地貌解释图。红线表示断层轨迹;红色箭头显示相对断层滑动方向;黑线标记冲积扇边缘;红色五角星代表采样点。(c) (a)中的B-B′地形剖面。(d,e) 20221105-OSL-02样本点的野外照片和解释图。(d)中的SW、NE表示照片的方向。(e)中的黑点表示OSL样本的位置,颜色代表不同的地层。
图8. 基于LaDiCaoz_v2.2软件对Yeer地点冲积扇左旋位移的测量和恢复。(a) 冲积扇边缘的阴影地形图,等高线间隔为1米。青色线表示断层轨迹位置,亮黄色曲线带红色和蓝色点表示断层两侧冲积扇边缘的延伸方向,红色和蓝色线表示地形剖面的位置。(b) 冲积扇边缘的最佳51.1米逆冲图。在冲积扇边缘附近采集了一个光释光(OSL)样本,编号为20221105-OSL-02,采集深度约为上层沉积层下方20厘米(图7d,e)。OSL测年结果表明沉积事件的年龄为13.7 ± 1.2 ka(表1,图7e)。根据测量的位移和OSL年龄,计算得出Yeer地点的水平滑动速率为3.7 ± 1.1毫米/年。
4.3 Jiaojihe断层的Damuluo地点
Damuluo地点(102.77° E, 27.53° W;海拔2566米)位于Butuo县Damuluo村庄东南方向约500米处,是研究区域最南端的地点。该地点展示了一系列发育良好的线性断层陡坡和河流阶地,如图9所示。在这些地貌特征中,T2阶地显示出明显的左旋位移,被选为计算走滑速率的对象。沿C-C′剖面的地形剖面显示出一个明显的断层陡坡,垂直位移为1.8 ± 0.3米(图10c)。使用LaDiCaoz_v2.2软件进行形态测量,测量出的T2阶地的左旋位移为7.8 ± 1.2米(图10b和图11)。
图9. (a) Jiaojihe断层Damuluo地点的沟槽和冲积扇等被位移的地貌特征,以Google Earth图像作为底图。红色箭头指示可以通过位移沟槽和断层陡坡识别的断层轨迹位置。白色虚线表示与断层相关的地貌。(b) 基于无人机获取的高分辨率DEM数据生成的阴影地形图,对Damuluo地点附近的地貌进行了初步解释。
图10. Jiaojihe断层Damuluo地点被位移地貌的详细解释。(a) 从0.5米分辨率DEM数据生成的阴影地形图。红色箭头表示断层轨迹。(b) 基于1米间隔等高线的地貌解释图。红线表示断层轨迹;红色箭头显示相对断层滑动方向;黑线标记阶地边缘;红色五角星代表采样点。(c) (a)中的C-C′地形剖面。(d,e) 20240129-OSL-01样本点的野外照片和解释图。(d)中的SW、NE表示照片的方向。(e)中的黑点表示OSL样本的位置,颜色代表不同的地层。
图11.在Damuluo遗址,基于LaDiCaoz_v2.2软件对冲积扇的左旋位移进行了测量和恢复。 (a) T2边缘及沟渠的阴影地形图,等高线间隔为1米。青色线条表示断层轨迹位置,亮黄色曲线带红色和蓝色点表示断层两侧沟渠的方向,红色和蓝色线条表示沟渠的地形横截面位置;(b) T2和沟渠的最佳7.8米逆冲滑动图。从T2阶地边缘采集了一个光释光(OSL)样本,编号为20240129-OSL-01,深度约为地表下80厘米(见图10d,e)。OSL测年结果为1.42 ± 0.03千年(表1,图10e)。根据测量的位移量和阶地的年龄,Damuluo遗址的走滑速率计算为5.5 ± 1.0毫米/年。表1. DLSFZ沿线OSL样本的测年结果。5. 讨论 5.1. DLSFZ的滑动速率 自晚更新世以来,由于缺乏大型破坏性地震的明确历史记录以及其相对较年轻的构造特性,与相邻断层带相比,针对DLSFZ断层活动行为的研究相对较少[22]。只有少数先前的研究基于偏移地貌标志记录的累计位移估计了该断层带的长期滑动速率(表2)。根据这些已发表的结果,北部段的滑动速率为1.5–3.1毫米/年[18,23],中部段为1.36–4.3毫米/年[18,25,58],南部段为2.5–4.5毫米/年[24,25]。独立的GPS大地测量观测也显示DLSFZ的整体左旋滑动速率为约4毫米/年[59]。表2. DLSFZ的晚第四纪滑动速率数据总结。在这些先前的研究中,位移地貌标志的测量主要依赖于传统的野外调查和对遥感图像的视觉解释。在DLSFZ北部段的Zhuma断层的Anshunchang遗址,通过T3阶地的左旋位移量及其相应的沉积年龄,确定了一个晚更新世的滑动速率为1.5毫米/年(介于87.5千年至41千年之间)[18]。此外,在同一Zhuma断层的Doukanzi遗址和Zhuma盆地遗址,分别根据山麓冲积扇边缘测量的左旋位移量(30 ± 0.5米和16 ± 0.5米),结合OSL样本年龄(9.9 ± 0.9千年和10.4 ± 1.3千年[23],计算出全新世的滑动速率为3.1 ± 0.3毫米/年和1.6 ± 0.2毫米/年。对于DLSFZ的中部段,在Yuexi断层的Huayang Village附近,测量到断层陡崖上P2冲积扇和T2河流阶地之间的左旋水平位移量约为35.4米。利用底板层U8中的碳同位素年龄(约26千年BP)来表示P2扇面的废弃年龄,得到Yuexi断层自晚更新世以来的水平滑动速率约为1.36毫米/年[58]。在Puxiong断层的Qukedi遗址,根据二级冲积扇表面和附近沟渠测量的左旋位移量(约56米和28米),结合热释光(TL)年龄(24.98 ± 1.95千年和9.11 ± 0.7千年[25],计算出晚更新世和全新世的水平滑动速率分别为2.6 ± 0.2毫米/年和3.1 ± 0.2毫米/年。根据Puxiong断层北部的一个位移地貌标志,该断层自约22千年以来积累了约95米的左旋水平位移,得到晚更新世的滑动速率约为4.3毫米/年[18]。对于DLSFZ的南部段,在Butuo断层的Tuodu Village附近,两条沟渠显示出约40米和30米的左旋位移量,结合TL年龄(25.81 ± 1.91千年),得出该遗址的晚更新世滑动速率范围为2.7–3.9毫米/年[25]。此外,在Butuo断层的Zezuoqing遗址和Luoda遗址,根据扇边缘测量的左旋位移量(7.6 ± 0.2米和95 ± 0.5米),结合OSL样本年龄(2.6 ± 0.2千年和37.1 ± 3.2千年[24],分别计算出全新世和晚更新世的滑动速率为2.9 ± 0.24毫米/年和2.6 ± 0.24毫米/年。在本研究中,我们选择了三个代表性的地貌标志用于滑动速率计算:Tekoujiagu遗址扇边缘测量的左旋位移量49.4 ± 2.4米,Yeer遗址附近扇边缘测量的51.1 ± 3.2米,以及Damuluo遗址T2阶地测量的7.8 ± 1.2米。结合相应的OSL样本年龄(11.04 ± 3.4千年、13.7 ± 1.2千年和1.42 ± 0.03千年),计算出的滑动速率分别为:Tekoujiagu自全新世以来的4.5 ± 1.4毫米/年,Yeer自晚更新世以来的3.7 ± 1.1毫米/年,Damuluo自全新世以来的5.5 ± 1.0毫米/年。我们的研究提供了新的高分辨率地形数据和OSL地质年代学结果,这些结果与所有先前的研究结果一致。这些新的独立数据集显著提高了整个DLSFZ晚第四纪滑动速率估计的可靠性和稳健性。5.2. DLSFZ沿线的晚第四纪滑动速率的时间和空间变化 本研究和所有先前的研究全面揭示了DLSFZ沿线左旋滑动速率的时间演化模式和空间分布特征,这对理解区域地质动力学框架具有重要的和深远的地质学意义。首先,从时间角度来看,尽管不同地点和时间段内的滑动速率值有所不同,但多个地点数据的综合分析一致表明,从晚更新世到全新世,断层带的左旋滑动速率总体上呈上升趋势(见图12中的橙色和绿色渐变框)。例如,在Puxiong断层的北部段,自晚更新世以来的滑动速率为约4.3毫米/年,而全新世的滑动速率(例如,在Puxiong断层的Qukedi遗址约为9.11千年以来为3.1毫米/年,在Jiaojihe断层的Wuke遗址约为2.33千年以来为4.5毫米/年,以及在本研究中Damuluo遗址约为1.42千年以来为5.5毫米/年)均表明该地区的构造活动水平较高。这种在较短时间尺度上观察到的明显上升趋势可能表明,自晚第四纪以来,特别是全新世期间,DLSFZ所承受的区域构造应力场持续增强。它作为容纳SYB向东南方向挤出的一条关键通道,其结构作用变得越来越重要和显著。这种现象可能与XXFS内部的应变分配模式系统性调整有关,即越来越多的左旋剪切应变逐渐转移到相对较年轻的DLSFZ上,反映了整体区域构造活动的非稳态和阶段性增强。当然,这样的比较必须谨慎对待,因为来自较短时间尺度的滑动速率可能包含由地震周期引起的强烈波动。尽管如此,多个独立地点观察到的一致上升趋势强烈支持其真实的构造意义。图12. 显示DLSFZ及其附近断层地质滑动速率分布的地图。蓝色圆圈和方块表示先前研究中的滑动速率研究地点,红色圆圈和方块表示本研究中的滑动速率研究地点[18,22,23,24,25,38,58,60,61]。圆圈代表晚更新世的滑动速率;方块代表全新世的滑动速率。缩写:DLSFZ:大梁山断层带;XSHF:贤水河断层;ANHF:安宁河断层;ZMHF:泽姆河断层;XJF:小江断层。其次,从空间分布角度来看,DLSFZ的左旋滑动速率显示出强烈的异质性,这与整个断层带的走滑分段和构造复杂性密切相关(见图12)。北部段的Zhuma断层显示出较低且变化较大的滑动速率(1.5–3.1毫米/年),这可能反映了其在断层带北端的构造位置,那里的构造转换并不完全集中,或者受到邻近结构如ANHF的强烈影响。更重要的是,中部段的Yuexi断层以逆冲运动为主,仅有少量的左旋走滑成分(约1.36毫米/年),形成了整个断层带滑动速率分布的关键过渡节点。这种结构风格的急剧转变(从走滑主导转变为逆冲主导)强烈表明SYB的向东挤出在这个位置遇到了显著的机械阻力,这很可能与SB刚性结晶基底造成的强烈限制有关,导致大部分水平运动转化为地壳短缩和垂直抬升。这种深刻的运动转变必然需要北部和南部走滑断层的滑动速率进行重大调整,以适应整个块体的运动。因此,我们观察到整个南部段的滑动速率一致较高,达到3–5.5毫米/年,包括Butuo断层、Jiaojihe断层以及本研究中测量的三个地点。这种“南部速率较高,北部速率较低,中部为过渡区”的整体空间模式清楚地表明,DLSFZ不是一个简单且均匀活跃的结构,而是一个动态演变和复杂的变形系统。在这个系统中,Yuexi断层的逆冲主导结构充当了重要的应变调节器,有效地将水平滑动运动转化为垂直地壳运动,并进一步导致断层带的南部段成为吸收和容纳大部分左旋剪切应变的主要区域。南部段的强烈应变局部化可以直接归因于SB刚性基底的强烈阻碍作用,这显著限制了SYB的向东挤出。因此,区域构造应变逐渐向南部分配和转移,导致DLSFZ南部段的滑动速率显著提高。从晚更新世到全新世,DLSFZ上左旋滑动速率的潜在上升趋势,以及其强烈异质的空间分布(南部速率较高,北部速率较低,中部为逆冲主导的过渡段),共同揭示了其在TP东南边缘现代构造框架中的动态演化历史和关键结构作用。滑动速率的时间和空间变化不仅是区域应力场逐步增强的直接响应,也是应变分配持续调整的结果,同时也深刻反映了通过在SYB向东挤出过程中断层分段和应变局部化实现的复杂机械机制。特别是其高活跃度的南部段,随着滑动速率的提高,逐渐成为调节高原物质向东挤出的不可或缺的次要结构。其长期活动对于理解整个XXFS的协调变形行为以及评估西藏东南部的区域地震灾害具有极其重要的意义。6. 结论:本研究应用了无人机立体摄影测量技术生成了覆盖DLSFZ中部和南部地区的高分辨率数字高程模型(DEM),并使用LaDiCaoz_v2.2软件来测量左旋走滑位移。基于这些数据,我们计算了DLSFZ中部和南部三个地点的晚第四纪左旋走滑速率。主要结论如下:自全新世以来,Tekoujiagu地区的走滑速率为4.5 ± 1.4毫米/年;自晚更新世以来,Yeer地区的走滑速率为3.7 ± 1.1毫米/年;自全新世以来,Damuluo地区的走滑速率为5.5 ± 1.0毫米/年。结合以往的研究成果,DLSFZ的走滑速率呈现出一种独特的空间分布模式:南部地区的速率较高,北部地区较低,中部地区则处于过渡状态。北部和南部地区以走滑运动为主,其中南部地区的走滑速率相对较高(达到3–5.5毫米/年);而中部地区的Yuexi断层主要表现为逆冲运动,伴随有少量的走滑成分(约1.36毫米/年)。从时间上看,多个地点的数据表明走滑速率从晚更新世到全新世之间存在潜在的上升趋势。综上所述,DLSFZ并非一个活动均匀的简单结构,而是一个复杂的变形系统,该系统正在不断发展,并调节着青藏高原(TP)东南缘的关键应变分配。中部地区的逆冲相关结构表明,南羌塘盆地(SYB)向东的挤出运动受到了刚性南羌塘基底(SB)的阻碍,从而导致应变分配和运动方式的转变。因此,大部分左旋剪切应变向南传递,使得南部地区的变形更为集中,走滑速率也更高。这些不同区域的走滑速率和断层类型的差异表明,DLSFZ是一个关键的活动变形系统,它在区域断层系统中调节着应变分配,并控制着青藏高原的东南向挤出运动。