青藏高原西北缘晚新生代的隆升特征——来自西昆仑山前盆地的沉积学证据

对西昆仑北缘山前盆地新生代沉积特征的研究结果表明,沿西昆仑山前发育的各沉积序列的垂向特征相似:古新世—中新世早期为石膏层、含瓣腮化石的石灰岩和紫红色较细粒的碎屑岩沉积,指示了海相和海陆过渡相较平静的沉积环境;中新世晚期—上新世初期开始出现陆相磨拉石,指示了陆相非平静的沉积环境,砾石的直径由下至上呈增大趋势,可能反映了西昆仑山体不断隆升,其间相对稳定的层段可能是构造运动间歇期或平稳期的沉积,指示了脉动式的隆升模式;磨拉石底部砾石的成分以沉积岩为主,向上火成岩和变质岩砾石逐渐增多,表明剥蚀程度不断加深。根据磨拉石建造的特征,判断剥蚀量和剥蚀强度自西向东有减小和变弱的趋势,可能暗示了西昆仑山晚新生代隆升有自西向东由强变弱的过渡特征。该结论与本区构造地貌学的研究结果一致。     

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.     

西昆仑山前晚新生代沉积岩磁组构及构造意义

西昆仑山前晚新生代沉积岩磁组构特征表明，沉积岩原生磁组构受后期构造活动改变。磁组构测试结果表明晚新生代沉积岩生较明显变形，岩石磁化率椭球体指示磁面理较发育，反映岩石受压扁型变形为主。磁化率椭球体最小轴方向为NW，指示该区最大主压应力为NW，与区域构造分析结果相一致。     

西昆仑山前晚新生代磨拉石时代及意义

西昆仑山前柯克亚剖面晚新生代沉积记录了昆仑山乃至整个青藏高原的隆升过程.古地磁研究结果显示,西昆仑山前磨拉石形成于中新世晚期-上新世早中期,反映西昆仑山-青藏高原在中新世晚期有一次快速的隆升过程.孢粉记录结合区域地质资料分析表明,柯克亚剖面上部厚层砾岩的形成时代应为上新世早中期,而整个磨拉石开始沉积的时代应更早,为中新世晚期.沉积记录和气候变化显示了青藏高原在中新世晚期发生了显著的构造隆升事件.     

东、西昆仑山晚新生代以来构造隆升作用对比

东、西昆仑晚新生代以来隆升过程和程度存在明显差异。东昆仑山现代地貌格局主要是在第四纪以来经过早中更新世之交的昆黄运动和中更新世晚期的共和运动形成的,山系的崛起在时空演化上呈现出由北向南的迁移趋势,而西昆仑山在第三纪已有明显的地貌反差,第四纪地貌反差加剧。东昆仑地区在昆黄运动后尽管形成了近东西向的东流水系,但向南的强烈溯源侵蚀并奠定现代河流水系格局主要发生于中更新世晚期,与共和运动大体同时,而西昆仑地区向南的强烈溯源侵蚀主要发生于早更新世晚期,与东昆仑的昆—黄运动大体同时。在剥蚀程度上,东昆仑最上部3km的去顶至少延续了45Ma,而西昆仑公格尔—塔什库尔干地貌单元只延续了2~5Ma。控制东、西昆仑晚新生代构造隆升的动力背景可能取决于强烈加厚及强烈隆升的青藏高原岩石圈边缘的重力伸展垮塌与来自南部的挤压应力之间的动态平衡。考察青藏高原隆升过程与机制,不仅要注意隆升作用的共性,更要强调不同部位隆升过程及动力学的差异性。     

西昆仑山前冲断带晚新生代构造地貌特征

在卫片解译、DEM数据处理、地形图分析与剖面制作的基础上,结合野外构造地貌考察与观测,对西昆仑山前冲断带的构造地貌特征进行了定量、半定量的研究。沿山前发育系统的水系变化、冲积扇变化、不对称背斜、大规模正断裂、不对称河流阶地等典型的构造地貌,表明这条由南向北逆冲的冲断带在扩展过程中存在着由西向东迁移的特征。冲断带的东西分段以桑株河为界,以西发育固满背斜,其构造样式为向北的逆冲伴随向南的反冲;以东发育一系列不对称的背斜,表现出明显的由南向北逆冲的特征,地表无明显的反冲构造出现。利用生长地层和河流阶地估算了西昆仑山的隆升速率:晚上新世—早更新世以来的最低隆升速率为0.21～0.25mm/a,100ka以来的隆升速率为1.5mm/a。     

青藏高原新生代隆升研究现状

新生代青藏高原的隆升过程倍受世界关注。国内外学者从不同角度围绕青藏高原成为统一整体(印度-欧亚碰撞)的时限、隆升阶段性和空间差异性、青藏高原作为高海拔高原形成的时间、青藏高原隆升的动力机制等重大事件进行了深入的研究。对印度板块-欧亚板块的碰撞时间存在70Ma、65Ma、55Ma、50Ma、45Ma和40～34Ma等多种观点。印度板块与欧亚板块碰撞不是在某个时间点完成的,其碰撞持续时间约10～15Ma。碰撞方式存在由西向东迁移、由东向西迁移等多种观点。青藏高原的隆升过程具有强烈的时空差异性。青藏高原新生代隆升阶段存在多种划分方案,流行的有3阶段、4阶段和5阶段强隆升过程。青藏高原作为高海拔高原形成的时间可归纳为约3.6Ma以来、13～8Ma、26～20Ma、40～35Ma和55～45Ma 5类观点。青藏高原的形成机制模型存在较大分歧,流行的模式可分为碰撞、俯冲、挤出和拆沉-板片断离4类。青藏高原多阶段隆升及构造-岩浆演化造就了高原复杂多样的大陆成矿作用。高原隆升与环境和气候演变具耦合关系。     

新生代全球变冷与青藏高原隆升的关系

文中综合分析可以影响新生代全球变冷的四种原因,提出青藏隆升对新生代大气ＣＯ２浓度降低起主导作用,对新生代全球气温的降低起关键控制作用。这种作用是通过青藏高原隆升加剧全球硅酸盐岩和碳酸盐岩的化学风化、有机碳埋藏、植物的光合作用来实现的。而且,青藏高原隆升有可能同洋流改变和行星轨道参数变化于第三纪末至第四纪共同对新生代全球变冷起控制作用。因此,目前首先解决的科学目标应该是：精确刻划青藏高原隆升时代和幅度,并确定青藏高原隆升对新生代全球变冷的贡献,确定一种以青藏高原隆升为主导作用的控制新生代全球变冷的综合模式。     

青海贵德盆地晚新生代沉积演化与青藏高原北部隆升

青海贵德盆地发育巨厚的新生代地层,并含较丰富的重要哺乳动物化石,对确定盆地及周边相似地层的年代和研究高原隆升过程具有重要的科学意义。本文结合哺乳动物采用典型剖面精确古地磁测年为基础的时间框架,对近11 Ma BP以来盆地沉积相进行了分析,划分出19个沉积岩相和湖泊、三角洲、辫状河流、水下扇三角洲和水上洪积扇5个沉积环境,以及8个沉积演化阶段。通过盆地沉积对构造隆升的响应探讨表明:>11～7.65Ma BP为高原构造稳定期,7.65～3.6Ma BP高原具阶段性逐步隆升构造特征,3.6～>2.6 Ma BP为高原整体快速隆升,2.6Ma BP左右高原大规模挤压断陷,1.8 Ma BP左右高原大规模整体快速隆升并使贵德盆地古湖被切穿排干,黄河在此诞生。     

晚新生代青藏高原岩溶地貌及其演化

本文在野外考察的基础上并参照洞穴次生方解石的年代资料和有关文献,指出青藏高原目前所见到的岩溶地貌主要是第三纪古岩溶地下部分经后期剥蚀形成的。更新世间冰期至少在高原南部,湿热型岩溶地貌过程得以延续;更新世冰期在灰岩山地冰川槽谷的边缘,冰川融水作用亦可发育小型洞穴。现代灰岩表面一些深度在十数cm以下的平行溶沟则形成于全新世。晚新生代以来青藏高原岩溶地貌经历了一个从低海拔到高海拔、从较低纬度到较高纬度的三维演化过程。     

新生代西昆仑隆升的地层学和沉积学记录

西昆仑北坡的新生代沉积在很大程度上良好地记录了新生代西昆仑的隆升过程。区域性不整合面和沉积界面记录了隆升的阶段性；沉积环境变化反映了山体和盆地在格局上的变化；沉积物厚度、粒度变化显示了隆升的幅度和速率。就西昆仑的情况看，海相环境（塔里木海湾）由晚白垩世持续到渐新世，尽管此时海湾已退缩到西部。在此期间，形成了石膏层、瓣鳃类介壳灰岩和杂色砂泥质沉积。中新世全面出现了陆相沉积。中新世2000－3000m的沉积厚度表明了相对较高的隆升速率。从中新世后期开始的厚达2000－3000m的磨拉石沉积，其粒度向上加大，显示从中新世后期到早更新世隆升速率高而且是加速的。磨拉石沉积被早更新世的一次强烈的构造脉动所打断，它使磨拉石沉积和较老的沉积在许多地方高角度向盆地方向倾斜甚至直立、倒转。水平盖在磨拉石和更老地层之上的中－晚更新世河流和冲积扇机粗粒沉积是重新隆升的标志，亦可视为磨拉石沉积的继续。由昆仑山流向塔里木盆地的河流将中－上更新统及更老沉积切割50－100m以上，表明全新世以来的隆升速率是相当高的。     

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。     

青藏高原东北缘龙首山晚新生代多阶段构造隆升的盆地记录

龙首山地区位于青藏高原与阿拉善地块的结合部位,其盆山演化过程和断裂带扩展模式的恢复对揭示青藏高原新生代北东向生长具有重要意义。本文基于龙首山南北两麓3个新近系沉积剖面的构造特征和5个砂岩样品的碎屑锆石U-Pb同位素LA-ICP-MS年龄结果,重建了青藏高原东北缘龙首山地区晚新生代的盆山演化过程。研究结果显示,龙首山地区晚新生代沉积-构造演化经历了3个主要阶段：（1）~14Ma,龙首山南缘断裂带活化,阿拉善地块南缘沿此断裂逆冲于张掖盆地之上,张掖盆地开始接收阿拉善地块的物源;（2）~5Ma,龙首山南缘断裂带的次级断裂开始发育,使龙首山南侧山麓白垩系开始剥露并为张掖盆地提供物源,同时,龙首山北缘断裂带活化并导致潮水盆地发生挠曲沉降,接收龙首山的物源;（3）5~2.5Ma,龙首山北缘断裂带的次级断裂开始发育,导致龙首山北麓白垩系开始剥露并为潮水盆地提供物源。通过对龙首山周缘盆地沉积相和物源开展分析,本研究反演了龙首山地区中新世以来的断裂带活动和山体隆升过程,表明在14~2.5Ma,随着龙首山南缘断裂、北缘断裂的活化和次级断裂的发育,龙首山经历了3次强烈的隆升,这对揭示青藏高原北东向的扩展过程具有重要的指示意义。

     

东昆仑南部晚新生代逆冲推覆构造系统

通过对东大滩—东温泉地区的路线地质观测与构造填图,在东昆仑南部发现晚新生代大型逆冲推覆构造系统。沿低角度逆冲断层,早二叠世大理岩和早三叠世砂板岩自北向南逆冲推覆于古新统—始新统风火山群紫红色砾岩和渐新世砖红色砂砾岩之上,形成大量不同规模的飞来峰;沿主逆冲断层发育厚层断层角砾岩与断层泥,局部形成碳酸盐质糜棱岩。东昆仑南部逆冲推覆构造的发育时代为渐新世晚期—中新世早期,主要形成、活动时期为26～13.5Ma;估算最小逆冲推覆距离为30～35km,最小逆冲推覆运动速率为2.4～2.8mm/a。东昆仑南部晚新生代逆冲推覆构造运动与现今山脉快速隆升存在着动力学成因联系。     

新疆库木库里盆地新生代沉积序列与青藏高原第四纪晚期隆起的新证据

新疆库木库里盆地发育有巨厚的渐新统一更新统陆相沉积序列，记录了青藏高原西部自渐新世以来的隆起过程和幅度，盆地主夷平面形成于中中新世以后，上新世以前，该盆地中新世山旺生物群及上新世Cyprideis介形类动物群的发现显示了青藏高原中新世夷平作用这后的再次隆升并对中国自然环境变化产生了重大影响，导致中国西部生物组合由中新世晚期类似于现代江南山地的种类转变成为上新世以适应咸水环境为优势的组合，形成了西部内陆强蒸发的干旱环境，生物分异度大幅度降低，特别是库木里盆地晚更新世晚期乳动物化石的发现和含化石层的研究及区域对比，表明20－30ka以来高原存在一次幅度超逾百米的快速隆升。