帕米尔弧形构造带新生代构造演化研究进展

帕米尔弧形构造带有巨大的地壳缩短量、近双倍的地壳增厚、巨大的海拔高程、同造山伸展作用,对塔西南新生代构造变形、沉积和古气候影响重大。但是,对于帕米尔的构造过程尚存在争议。基于前人研究成果,可将帕米尔新生代构造演化过程归结如下:印度—欧亚板块的碰撞导致帕米尔在新生代早期开始构造抬升,并在新生代晚期持续抬升。帕米尔北缘的主帕米尔逆冲断裂(MPT)和帕米尔前缘逆冲推覆系(PFT)可能在早—中中新世开始活动;东缘喀喇昆仑断裂(KKF)北段的起始活动时间在早—中中新世,喀什—叶城走滑系统(KYTS)则于晚始新世—早中新世开始活动,表明帕米尔可能在约20 Ma BP开始呈弧形向北挤入欧亚板块。10~7 Ma BP帕米尔内部的公格尔伸展系统开始发育。至上新世,KKF北段停止活动;KYTS在晚中新世或上新世的走滑速率大幅减小,表明帕米尔与塔里木板块间的相对运动量在不断减少。对于帕米尔弧形构造带形成及其演化动力学机制的更清晰界定还有赖于构造过程时空分布、造山带与盆地以及地壳浅表与地球深部过程的系统研究。     

帕米尔弧形构造带的构造过程与地貌特征

帕米尔弧形构造带是印度-欧亚板块碰撞变形最强烈的地区之一,是研究构造过程、地貌演化以及气候变化及其相互作用的理想场所。本文基于前人的研究成果,对帕米尔弧形构造带新生代构造单元、地貌特征和动力学演化模型进行了总结归纳,包括:主要构造单元的活动起止时间、活动量及活动速率;帕米尔弧形构造带现今的地貌特征(水系和冰川的分布);帕米尔弧形构造带6种主要的地球动力学演化模型的主要样式、优点及限制。论文提出了帕米尔弧形构造带晚新生代构造研究的三个重要的科学问题:精细厘定构造带内部的不同断裂带运动学特征和相互关系;深部地质过程与浅部响应相结合,探讨构造带形成的深部地质过程控制;将构造过程、气候特征与地貌演化作为一个耦合系统开展研究。     

青藏高原东北缘弧形构造带新生代地层沉积序列及年代学研究进展

青藏高原东北缘弧形构造带新生代的构造变形和沉积充填过程既受到了太平洋板块俯冲的远程效应影响,也受到了青藏高原北东向扩展的控制。确定新生代地层的沉积时代是深入理解青藏高原东北缘弧形构造带内构造变形和沉积充填过程的重要前提,但是目前弧形构造带内新生代地层序列和沉积时代仍存在诸多争议。文章系统研究了弧形构造带内古近纪至新近纪沉积序列和地层时代,结果显示弧形构造带内寺口子组、清水营组、彰恩堡组和干河沟组的沉积时代分别为中晚渐新世、晚渐新世—早中新世、中中新世—晚中新世和晚中新世—上新世。综合分析了古近纪至新近纪不整合界面的形成时代,重新厘定了古近纪—新近纪两期不整合及其大地构造意义,第一期不整合发育在清水营组与彰恩堡组之间,时代为早中新世,指示了青藏高原的北东向扩展到达弧形构造带;第二期不整合发育在彰恩堡组与干河沟组之间,时代为晚中新世,指示了青藏高原北东向扩展对弧形构造带的改造达到高峰。讨论了弧形构造带沉积充填过程与构造演化的耦合关系,新生代盆地的沉积演化过程主要经历了三个阶段:自中渐新世至早中新世,弧形构造带主要受控于早期的滨太平洋伸展构造体系域,处于伸展构造背景;早中新世至晚中新世,构造...     

帕米尔东北缘地区构造变形特征与盆山结构

帕米尔东北缘乌泊尔地区是正确认识帕米尔北缘盆山结构和构造变形特征非常关键的地区,本文利用连续电磁剖面(CEMP)资料和地震资料,并结合野外地质调查资料和钻井资料,对帕米尔东北缘乌泊尔地区的盆山结构和构造变形特征进行了研究。认为帕米尔东北缘及其以北地区的盆山结构表现为帕米尔造山带向北冲断和南天山向南冲断所形成的对冲结构; 帕米尔山前为基底卷入式构造,古生界—中生界沿高角度的逆冲断层推覆到新近系和第四系之上,形成山前的古生界—中生界逆冲推覆带; 北侧由受乌泊尔断裂控制的深部隐伏冲断体系和浅部的第四纪背驮盆地所构成。研究区的新生代构造变形时间开始于上新世晚期,并持续变形至今,形成了下更新统西域组（Q1x）与下伏上新统、Q2与Q1和Q3 4与Q2之间的不整合。研究区最小构造缩短量为486 km,缩短率为481％。     

帕米尔东北缘新生代隆升活动:来自奥依塔格剖面砾石统计的证据

砾岩相通常作为构造事件的标志,对探讨造山带隆升过程有着重要的意义.选取位于帕米尔构造带东北缘的奥依塔格剖面开展砾石统计分析.新生代不同时期砾石的统计结果显示,奥依塔格剖面砾石成分主要为火成岩和变质岩,这与帕米尔造山带岩性相符.其中,花岗岩砾石作为特征组分首次出现在上新统阿图什组底部.砾石主要为巨砾,且以长短轴比值为1~2的近圆状为主;砾石的磨圆度中等,绝大部分为次磨圆-次棱角状;分选中等-差.结合砾石所处地层的沉积环境和热年代学记录,认为帕米尔东北缘新生代可能存在3期构造隆升事件,包括渐新-中新世克孜洛依组沉积早期、中新世中期(安居安组中-上段和帕卡布拉克组下段沉积时期)和上新世以来(阿图什组下段沉积以来).      

西秦岭北缘构造带的新生代构造活动——兼论对青藏高原东北缘形成过程的指示意义

西秦岭北缘构造带是青藏高原东北部一条重要的北西西向构造带,它由一组近于平行的断裂组成,中部发育活动的左旋走滑断裂,两侧发育向外扩展的多条逆冲断裂,剖面上呈向北偏心的花状构造。自古近纪中晚期以来西秦岭北缘构造带成为青藏高原早期的北东边界,其新生代构造活动控制了两侧的新生代盆地沉积演化和构造变形。在构造带南侧滩歌盆地自古近纪中晚期堆积了一套厚度较大的砾岩和砂岩地层,但未见新近纪地层;沿西秦岭北缘构造带中部在中新世形成具有剪切拉张性质的武山—漳县盆地,沉积了厚度超过千米的砾岩、砂岩和泥岩序列;在构造带北侧陇西盆地从古近纪中晚期至中新世晚期一直处于前陆盆地发育阶段,沉积了连续的新生代地层序列。在中新世晚期以后,整个构造带遭受挤压变形,逆冲活动强烈,中部的武山—漳县盆地和北侧的陇西盆地相继消亡,新生代地层发生强烈构造变形,位于构造带南侧的滩歌盆地也同时发生轻微缩短变形。第四纪晚期以来西秦岭北缘构造带断裂活动主要表现为左旋走滑运动方式,而逆冲断裂活动则迁移到了北东方向的海原断裂和香山—天景山断裂(又称中卫—同心断裂)等构造带之上,实现了大区域范围内的应变分配。     

帕米尔卡兹克阿尔特山的晚新生代构造变形

卡兹克阿尔特山位于帕米尔和南天山两晚新生代再生造山带的汇聚带——喀什拗陷内,是帕米尔东北缘弧形推覆构造带前缘的最新变形带。新生代印度板块与欧亚大陆强烈挤压碰撞,帕米尔高原强烈隆升及向北推覆,南天山再度崛起并向南逆冲,使得喀什拗陷发生强烈凹陷和隆起,堆积了巨厚的碎屑沉积物。卡兹克阿尔特山由喀攻克阿尔特复背斜及其北缘的卡兹克阿尔特逆掩断裂带组成。其晚白里世和早第三纪地层为相对静水环境的浅海一泻湖相灰绿色、棕红色泥岩、砂岩、石膏及膏泥岩,夹灰岩、泥灰岩介壳灰岩。上覆巨厚的晚第三纪和第四纪陆相冲积砂岩和砾岩,粒度由下而上逐渐变粗。     

青藏高原东北缘海原断裂带晚新生代构造变形

海原断裂带是青藏高原东北缘的边界断裂带,其新生代以来丰富的构造变形样式是研究高原向北东方向扩展的天然实验室。采自断裂带上盘南华山的磷灰石裂变径迹热年代学结果、横跨海原断裂带的地震反射剖面分析揭示了海原断裂带晚新生代以来经历了先逆冲、后走滑的两阶段变形过程。海原断裂第一阶段强烈的北东方向逆冲推覆变形始于(12±3)Ma,造成了断裂上盘山体的快速隆升与断裂下盘的挠曲变形,同时,破坏了高原东北缘新生代巨型沉积盆地。海原断裂这种挤压变形代表了青藏高原在约12Ma扩展至现今高原东北部,使其成为高原东北缘的最新组成部分。约5.4Ma,海原断裂第二阶段变形以不断增加的左旋走滑分量为特征,沿断裂带所产生的左旋走滑位移被其尾端的六盘山、马东山以东西向的地壳缩短调节吸收。海原断裂上新世左旋走滑运动,可能主要是青藏高原东北缘北东向挤压变形作用后期高原东北部物质沿其主要边界断裂向东有限挤出的结果。     

青藏高原东北缘海原断裂带新生代构造演化

海原断裂带作为青藏高原东北缘构造变形最显著断裂带之一,记录了青藏高原向北东扩展的构造信息。在详细的构造测量基础上,初步提出海原断裂带新生代以来的古构造应力场序列,反演了其新生代构造演化历史。详细构造解析表明,海原断裂带新生代以来主要经历了5个构造演化历史阶段,即始新世-中新世NWSE向构造伸展与沉积盆地发育、中新世晚期-上新世NNESSW向构造挤压与海原断裂带右行走滑活动、上新世末-早更新世NESW向构造挤压与强烈褶皱逆冲活动、晚更新世晚期以来ENEWSW向构造伸展与断陷盆地发育、全新世以来NESW向构造挤压作用与断裂带强烈左行走滑活动。变形分析表明海原断裂带现今地貌格局主要缘于上新世末-早更新世NESW向强烈逆冲活动,后期ENEWSW向构造挤压作用导致断裂走滑活动,并改造了局部地貌,主要表现为沿断裂带发育一系列第四纪小型拉分盆地。该带新生代构造演化研究,为探讨青藏高原东北缘新构造演化提供了具体构造证据。     

先存薄弱带对帕米尔弧形构造带形成的影响：来自构造物理模拟实验的制约

帕米尔弧形构造带的形成与先存弧形薄弱带密切相关,这些先存薄弱带如何在印度-欧亚板块碰撞初期就被活化是地学界关注的科学问题。本文利用构造物理模拟实验,研究先存弧形构造薄弱带如何影响帕米尔弧形构造带的形成。本文依据相似性准则,设计了两组构造物理模拟实验,包括先存弧形薄弱带(对比模型)和先存弧形薄弱带加地壳滑脱层。实验结果表明:①先存弧形构造带上继承性发育从而形成帕米尔弧形构造带是完全可能的;②在先存弧形薄弱带而无滑脱层的情况下,变形逐渐由南向北传递,呈现典型的前展式的变形过程,最终变形到达先存弧形薄弱带的时间较晚;构造样式上主要表现为一系列南倾断裂控制的变形带不断向北增宽;所造成的地形格局总体上呈现向北单调递减的地形楔形态;③在先存弧形薄弱带而有地壳滑脱层的情况下,先存弧形薄弱带在变形初期就立即活化,之后变形带才表现出从推板向北逐渐传递的过程,最终当变形量足够大时,会在弧形薄弱带前缘形成前锋断裂;构造样式上,表现为一系列的冲起构造;所造成的地形格局总体上为山-谷相间的形态;④帕米尔北缘的先存薄弱带如果在新生代印度-欧亚板块碰撞初期就开始活化,必须存在滑脱层(解耦层)。该新生代早期的滑脱层是否存在、位于什么深度和界面仍有待于进一步研究。     

阿尔金山新生代隆升历史:来自塔东南若羌凹陷的沉积记录

阿尔金山位于青藏高原北部边缘,在高原隆升和演化过程中扮演着重要的角色。但是,关于它的新生代隆升历史现今仍存在较大的争议。阿尔金山北麓若羌凹陷新生代接受来自山脉的剥蚀物质。因此,凹陷内的沉积特征记录了阿尔金山新生代隆升的重要信息。本文利用石油钻井编录资料及地震剖面,通过对盆地区新生代各个地层之间的接触关系、沉积相组合和沉积速率变化进行研究,结果显示阿尔金山34Ma以来的隆升分为两阶段:第一阶段为34~20.4Ma,持续低速隆升;第二阶段为16Ma至现今,急剧快速隆升。结合前人研究成果,认为渐新世—早中新世,阿尔金断裂作为一个局限在中、下地壳的韧性剪切带造成阿尔金山一带产生大范围的地表隆起,控制了山脉在第一阶段的持续低速隆升;中中新世以来,阿尔金断裂大规模左行走滑,青藏高原北缘主要通过地壳缩短的形式释放应力,控制了山脉在第二阶段的急剧快速隆升。     

青藏高原东北缘寺口子盆地新生代沉积演化及其构造意义

宁夏固原寺口子盆地发育巨厚的新生代地层,这些地层记录了青藏高原东北部的沉积演化特征和构造演变历史。根据剖面沉积物粒度特征、沉积结构和构造、沉积层序,识别出20种岩相、5种沉积相类型。结合前人对寺口子剖面的古地磁测年,分析研究盆地的沉积演化特征以及对构造的响应表明:20.1 Ma盆地以缓慢的坳陷沉降开始演化,直至1.2 Ma遭受破坏。在此期间青藏高原东北部经历了6.4 Ma、4.6 Ma和1.2 Ma这3次明显的构造挤压隆升运动,其中约6.4 Ma的构造运动是青藏高原向东北部扩展首次影响到海原—六盘山断裂以东地区。从盆地的形成和沉积演化过程来看,马东山山前断裂的逆冲推覆,导致了寺口子盆地的强烈变形和构造降升,并且最终成为青藏高原的最新组成部分。     

敦煌地区晚震旦世-早寒武世沉积地层的发现及其大地构造意义

近年来,随着敦煌地区越来越多古生代岩浆作用和变质作用等地质信息相继被揭示,许多学者据此提出了"敦煌造山带"的认识,并受到地质学界的广泛关注.本次工作在敦煌地区东北缘发现了大规模露头连续的沉积地层,岩石组合主要为变砂岩和变泥质砂岩,夹少量变砂质泥岩,偶夹变砂砾岩和变硅质岩.通过U-Pb同位素法对该套沉积岩碎屑锆石和侵入其...     

晚新生代以来天山北缘沉积记录及其稳定同位素变化的环境意义

晚新生代以来,天山北缘的沉积记录与天山的隆升密切相关.研究表明:始-渐新世安集海河组主要沉积发育水平层理的绿色、灰绿色湖泊相泥岩;晚渐新世沙湾组中上部岩石组合特征为紫红色曲流河相砂岩、粉砂岩和砾岩夹层;早中新世塔西河组下部主要为灰绿色、褐红色砂、泥岩互层,上部主要为土黄色砂岩和粉砂岩夹层;晚中新世-早上新世独山子组为辫状河相灰色砾岩和砂砾岩沉积;晚上新世-早更新世西域组主要为厚层砾岩堆积.土壤碳酸盐中稳定同位素数据表明:安集海河组δ13C平均值为-3.9‰,δ18O平均值为-5.0‰;沙湾组中上部δ13C平均值为-8.1‰,δ18O平均值为-11.0‰;塔西河组δ13C平均值为-5.9‰;δ18O平均值为-7.7‰;独山子组δ13C平均值为-8.5‰,δ18O平均值为-10.3‰;西域组δ13C平均值为-6.0‰,δ18O平均值为-10.4‰.同位素结果和沉积记录共同表明,始-渐新世为湿润温暖气候;晚渐新世为干旱寒冷气候;早中新世早期为半湿润、半温暖气候,晚期为干旱、寒冷气候;晚中新世.早上新世为干旱寒冷气候;晚上新世-下更新世为干旱、半温暖气候.结合古地磁数据和全球气候变化,天山北缘晚新生代以来发生五次主要气候变化事件,即晚渐新世(沙湾组时期中上部)气候转换,约24Ma(沙湾组时期顶部)气候突变,早中新世内部(约24～19Ma)气候转换事件,晚中新世(约7Ma)C4植被迅速扩张和约3.17Ma以来气候的剧烈震荡.     

上海地区晚新生代地层划分与沉积环境演化

利用多只见及基岩的钻孔,以岩石地层为基础,结合气候一生物地层、磁性地层和年代地层等多重地层划分,对上海地区晚新生代松散地层进行了系统的划分与对比,厘定了区内第四系下限及各内分地层单位的界限.在系统阐述上新世以来沉积环境演化的基础上,对上海地区晚新生代沉积模式进行了探讨:前期,由上新世一早更新世早期的陆相环境演化为早更新世中期-中更新世的以陆相为主间或为海陆过渡相环境,形成以陆相杂色硬粘土为主的地层序列;后期,晚更新世以来演化为海相和海陆过渡相为主的沉积环境,形成灰色砂、粉土和软粘性土占优势的地层序列.     

南西天山晚新生代沉积序列磁组构特征及其构造意义

喀什凹陷西部位于塔里木盆地、帕米尔构造带和南西天山构造带的交接处,在新生代以来接受了大量来自于南天山和帕米尔的沉积物,并记录了新生代以来南西天山构造抬升的信息。本文选择了位于南西天山山前的铁热克萨孜晚新生代剖面开展磁组构研究。铁热克萨孜剖面晚新生代沉积序列自下而上为一套整体上粒度逐渐变粗的陆相沉积,由河流湖泊相逐渐变为扇三角洲相,并最终变为冲积扇相和洪积扇相。岩石磁学结果的分析表明剖面晚新生代沉积序列中的主要磁性矿物为赤铁矿,仅在帕卡布拉克组下部为以磁铁矿为主。磁组构结果表明该剖面的磁组构为早期的同沉积弱变形磁组构,指示了当时构造应力的方向和变化。在22.1Ma以来南西天山山前晚新生代磁组构所反映的构造应力整体上为N-S向挤压,这与帕米尔和南天山的南北向持续汇聚作用相一致。在安居安组和西域组时期,应力方向由N-S向挤压变为NNE-SSW向挤压,这一变化可能是由塔拉斯-费尔干纳断裂的活动所导致的。塔拉斯-费尔干纳断裂(Talas-Fergana Fault, TFF)的右行走滑活动可能吸收了南西天山晚新生代的部分应变量,使得南西天山山前的构造应变量相对TFF以东的南天山山前地区要更小,使...     

准噶尔西北部山地晚新生代以来隆升过程: 来自沉积学和磁组构的证据

通过对准噶尔西北缘和什托洛盖盆地新近系白杨河剖面详细的沉积学和磁组构的研究, 探讨了准噶尔西北部山地约7 Ma以来的构造变化.白杨河剖面由下至上可划分为塔西河组、独山子组和西域组, 分别对应于浅湖相、扇三角洲相和砾质辫状河相.古流向和砾石成分分析表明, 剖面物源来自和什托洛盖盆地北侧山地.根据沉积学和磁化率与磁组构参数(P_j、T、L和F)的变化, 准噶尔西北部地区约7 Ma以来的构造-环境演变可划分为3个阶段: 阶段Ⅰ(6.80~3.50 Ma): 浅湖相, 磁化率和磁组构参数值为剖面最低, 且变化幅度很小, 代表了构造环境比较稳定, 地势高差较小或物源区较远; 阶段Ⅱ(3.50~2.58 Ma): 扇三角洲相, 沉积速率、磁化率和磁组构参数值显著增大, 表明准噶尔西北部山地强烈隆升; 阶段Ⅲ(＜2.58 Ma): 砾质辫状河相, 磁化率和磁组构参数值进一步增大, 可能是构造隆升与气候变化共同作用的结果.3.50 Ma准噶尔西北部山地强烈的构造隆升与天山地区和青藏高原周缘约3.00~4.00 Ma的构造隆升具有准同时性, 是印度-欧亚板块陆内俯冲挤压远程效应表现.      

青藏高原西北缘晚新生代沉积岩古流向的磁化率各向异性确定及其构造意义

古流向的确定是重建沉积物来源及沉积过程的有效方法,而磁化率各向异性作为古流向恢复的可靠信息载体在室内沉积实验和具体工作中已得到认可.本文对青藏高原西北缘柯克亚剖面晚新生代地层鸟恰群、阿图什组和西域组80块样品开展了磁组构研究,磁面理与磁线理图、磁化率各向异性度与磁化率椭球体形状因子图直观地说明研究对象均具有磁面理较磁线理发育的特点,代表了原生沉积组构特征.柯克亚剖面乌恰群、阿图什组和西域组的磁化率各向异性测量则恢复了三个时期的古流向.古流向在不同时期的变迁显示了重要的青藏高原西北缘的隆升信息.乌恰群与阿图什组、阿图什组与西域组之间的古流向的改变反映出西昆仑山北缘具有西早东晚的构造隆升过程.     

柴达木盆地西部地区晚新生代构造变形及其意义

青藏高原东北缘构造变形研究是认识整个青藏高原隆升过程、机制以及印欧板块碰撞远程效应的重要途径。受控于昆仑山断裂、阿尔金断裂、祁连山断裂的柴达木盆地,新生代地层发育,较完整地记录了高原东北缘的构造变形信息。尤其柴达木盆地西部地区,构造变形强烈,晚新生代地层出露完整,是研究其晚新生代构造变形历史及驱动机制的理想地区。文中应用平衡剖面和古地磁构造旋转方法,结合最新的磁性地层年代,定量恢复该地区的构造变形历史。结果表明,在挤压应力的控制下该地区自22 Ma以来,构造变形主要表现为地层缩短与构造旋转,且其强度呈阶段性增长,具体又可划分为3个阶段：22~9.1 Ma构造活动平静期、9.1~2.65 Ma构造变形相对加强期、2.65 Ma以来构造变形顶峰期。研究表明,造成柴西地区地层持续缩短和顺时针旋转的关键推动力是印欧板块晚新生代的持续向北推挤、昆仑山-祁曼塔格山向柴达木盆地强烈挤压推覆以及阿尔金左旋走滑断裂大规模的复活。     

西昆仑山前晚新生代构造活动与青藏高原西北缘的隆升

西昆仑山前晚新生代地貌与沉积特征记录了西昆仑山及青藏高原西北缘的隆升过程。利用沉积学、地貌学、古地磁研究结果,对西昆仑晚新生代构造活动进行了探讨。约25Ma,西昆仑山前沉积面貌发生显著变化,反映西昆仑山整体开始隆升;约5Ma时,西昆仑山前磨拉石发育,表明西昆仑山开始快速隆升。古地磁结果表明:始新世—中新世西昆仑有显著的旋转运动,而第四纪以来水平挤压造成的垂直运动为主,没有明显的旋转运动。河流阶地发育显示,西昆仑地区约在1.2Ma时河流下切开始形成阶地,第四纪中晚期以来西昆仑地区构造抬升幅度与频率加快,全新世中期(约5kaB.P.)有一次快速隆升过程。