逆断层相关褶皱是活动碰撞造山带变形的普遍表现形式，反应了地壳缩短的局部应变，控制着挤压造山带的构造和发育。丰富的运动学模型可以揭示不同时空尺度的变形过程，被广泛用于解释构造活动地区的地壳缩短和变形。由于依赖清晰的地震反射剖面和良好的野外露头，根据前生长和生长地层确定褶皱连续运动学过程存在困难，伴随褶皱生长发生同步变形的河流阶地提供了由逆冲断层产生的有限应变的详细而独特的记录。尤路都斯盆地是位于东天山的一个山间盆地（图1），其盆地内发育的巴音背斜目前还没有详细的运动学限定，其变形速率也仍然需要进一步的分析，从而更全面的认识东天山的构造变形模式。

图1天山区域构造图

图2巴音背斜区域地貌解译图。

巴音背斜被开度河垂直切穿，沿着河道发育了一系列的阶地（图2）。本研究使用后差分GPS精细测量了阶地的地貌形态（图3），通过分析我们认为其符合铲式逆冲断层的模型（图4）。结合运动学模型，我们精细的计算了T1-T3阶地的垂直位错分别为：16.45 +6.46/-3.19 m (T1), 32.08 +12.85/-6.19 m (T2), 95.93 +38.94/-18.6 m (T3)，T1-T3阶地的缩短量分别为：10.56 +8.33/-5.04 m (T1), 20.46 +16.68/-9.64 m (T2), 61.24 +50.22/-28.93 m (T3)。由于T2阶地的年龄已有前人通过宇宙成因核素限定为36-88ka。因此我们通过宇宙成因核素和光释光年代学分别限定了T3和T1阶地的年龄分别为：42 +7.0/-7.1 ka 和11.54 ± 0.55 ka。由此计算出巴音背斜下伏断裂的滑移速率约为1.6 ± 1.0mm/yr，地壳的缩短速率约为1.0 +0.7/-0.6 mm/yr。

图3开都河阶地纵剖面。（a）近似垂直于向斜轴面的原始地形纵剖面。

（b）去除河床高度的阶地拔河高度纵剖面。（c）铲式逆冲断裂的翼旋转模型

图4 铲式逆冲断层模型。（a）断层相关褶皱的翼旋转运动学简化模型（修改自Amos et al., 2007）。（b）断层曲率未变化的河流阶地变形模型

（修改自Amos et al., 2007; 2010）。（c）断层曲率半径变大的河流阶地变形模型。（d）断层曲率半径变小的河流阶地变形模型。

结合东天山的缩短速率研究，东天山北部的缩短速率约为1.95-5mm/yr，中部的山间盆地的缩短速率约为2.39-4.67mmyr，南部的缩短速率约为2.55-6.7mm/yr。GPS观测认为东天山的总缩短速率约为8.5 ± 0.5mm/yr，因此东天山北部的应变占比约为24-56%，中部的山间盆地占比约为45-71%，南部占比为19-74%（图5）。因此我们认为东天山的构造变形并非完全被南北边界带所吸收，而是比较均匀的分布在整个东天山。

图5东天山的缩短速率

以上研究成果发表在国际地学期刊Geomorphology上。本研究受到了国家自然科学基金（U2239202, 42071005, 42272219）、中国地震局地质研究所中央级公益性科研院所基本科研业务专项（IGCEA2113）的共同资助。

论文信息：

Bao Guodong, Ren Zhikun,* Wu Dengyun, Lu Honghua, Liu Jinrui, Li Tao, Zhang Zhiliang, Ha Guanghao. (2024). Combining geomorphological and kinematic models to analyze tectonic deformation rates: A case study of the Bayin anticline in the eastern Tian Shan Mountains. Geomorphology, 454, 109154.