苏伊士湾裂谷边缘经历了复杂的构造演化,其中继承的压缩构造与后来的伸展断层作用相互作用,形成了复杂的地貌特征(Steckler, 1985; Colletta et al., 1988; Jarrige et al., 1990; Patton et al., 1994; Bosworth and McClay, 2001; Bosworth, 2024)。尽管对该地区裂谷发育进行了数十年的研究,但由于裂谷形成前的构造差异和多阶段变形历史,仍难以推断出相邻裂谷翼之间的构造控制因素对地貌演化的具体影响。特别是北加拉拉高原的东侧陡坡是苏伊士湾裂谷西侧抬升翼的关键部分(图1),但叙利亚弧的褶皱作用及其后续的裂谷相关断层作用对其现今地貌的塑造机制尚不明确。这一知识空白限制了我们评估继承构造如何影响裂谷边缘地貌和相关地质灾害的能力。解决这一问题需要对该过渡带内的构造特征和地貌表现进行综合分析。
本研究提供了北加拉拉高原东侧陡坡区域的详细构造和地貌测绘。与以往的区域性研究不同,我们的工作结合了高分辨率测绘和构造分析,揭示了断层系统在控制地貌演化中的作用。这些发现为了解苏伊士湾裂谷边缘的构造-地貌相互作用提供了新的见解。
苏伊士湾的西北侧边缘,尤其是北加拉拉高原的东侧陡坡,位于一个以NW-SE走向断层系统为主的构造复杂区域(Schütz, 1994; Bosworth et al., 1998)(图1)。本研究聚焦于北加拉拉高原的东侧陡坡,该区域西北以阿布达拉格河为界,东南以基塞布河为界,东侧边缘由苏伊士湾海岸线界定(图2)。研究区域覆盖约70平方公里,地层露头连续性好。
从地层学上看,该高原保存了从古生代晚期的砂岩和页岩(努比亚相)到始新世台地碳酸盐岩的完整且暴露良好的沉积序列,这些碳酸盐岩构成了显著的陡坡(Ghorab, 1961; Abdallah and Adindani, 1963; Kora, 1998; Kuss et al., 2000; Boukhary et al., 2009)。沿陡坡,裂谷形成前的地层序列在连续的露头中清晰可见。
这些地层以断层边界为界形成块体,并在隆起-裂谷构造中呈倾斜状态(图1b),反映了NW-SE方向裂谷相关构造的主导作用。构造抬升将较老的地层暴露在构造高地,而较新的沉积物则在相邻的裂谷中积累。从区域上看,北加拉拉高原和南加拉拉高原形成了一个相互连接的地貌系统,两者之间以阿拉巴河为分界线,这条河流也与NEE-WSW方向的褶皱带重合,因此既是构造边界,也是两个高原之间的地貌分界线(Embabi, 2018; Yousef et al., 2023)(图1b)。
当前的地貌格局是始于古生代至今的多阶段构造演化的结果(Jarrige et al., 1990; Moustafa and Khalil, 1995; Kuss et al., 2000; Yousef et al., 2023),主要经历了两个构造阶段:(1)晚白垩世-始新世的叙利亚弧压缩作用导致了褶皱和抬升;(2)渐新世-中新世的伸展作用使早期构造重新活化,通过footwall抬升和块体倾斜加剧了地形起伏,并形成了当前的结构格局(Patton et al., 1994; Kuss et al., 2000; Bosworth and McClay, 2001; Peijs et al., 2012; Yousef et al., 2023)。随后的裂谷后侵蚀作用进一步塑造了暴露的地貌。
这些事件共同塑造了北加拉拉高原东侧陡坡的地质动态地貌,其中活跃的构造和继承的构造决定了地形起伏、侵蚀作用、沉积物路径和排水系统。断层陡坡、抬升的块体和褶皱形成了地形梯度,驱动了侵蚀过程;而继承的构造和岩性差异则导致了差异化的侵蚀和受断裂控制的排水系统(Whipple and Tucker, 1999; Migo?, 2004; Bull, 2007; Burbank and Anderson, 2011)。变形方式(脆性断层与塑性褶皱)反映了构造机制和流变特性,留下了可用于推断构造历史的诊断性地貌特征(Twiss and Moores, 2007; Burbank and Anderson, 2011)。
理解继承的压缩构造如何与裂谷形成期的断层作用相互作用对于评估北加拉拉陡坡的地质灾害风险至关重要。陡峭的断层边界和受断裂控制的排水系统增加了滑坡、落石和山洪暴发的风险,威胁着苏伊士湾沿岸的基础设施和旅游业。本研究为未来在构造活跃的裂谷边缘进行坡体稳定性评估提供了构造框架。
本研究的主要目的是探讨继承的压缩构造如何与裂谷形成期的断层作用相互作用,从而控制北加拉拉高原东侧陡坡的地形表现和地貌过程。为此,我们实现了两个具体目标:(1)通过详细的野外测绘和构造测量来绘制和描述构造特征;(2)利用高分辨率DEM分析、坡体建模和排水提取来分析这些构造对地貌和排水模式的影响。这种综合方法有助于阐明构造控制对裂谷边缘地貌发育的影响,并为全球伸展盆地的地质灾害缓解和预测地貌学提供借鉴。