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柴西南新生代沉积和构造特征及其与祁漫塔格的构造耦合

魏岩岩  
【摘要】:青藏高原北缘祁漫塔格-柴达木盆地西南(简称"柴西南")地区,西北部以阿尔金断裂为界,南部紧邻东昆仑构造带,处于青藏高原大地构造的关键部位,是青藏高原内部最大的地形高差所在之地,由此可见其新生代以来构造活动之强烈、差异隆升之显著。因此理清柴西南地区的沉积构造演化特征及其与祁漫塔格地区的耦合关系对于探究整个青藏高原隆升机制和演化模型具有重要意义。本文基于柴西南地区的沉积构造响应以及祁漫塔格地区低温热年代学研究来探讨柴西南及邻区新生代的演化过程,并初步得到以下认识:(1)柴西南被一些主要断裂分成若干个不同的构造单元,这些次级单元具有不同的沉积构造演化历史。西部的格斯凸起为中生代晚期就已经存在的古隆起,分割着两侧的阿拉尔凹陷与切克里克凹陷;自新生代早期开始,地层不断向其超覆沉积,并最终与两侧的凹陷连通。西北侧的阿拉尔凹陷和红狮斜坡在路乐河组沉积时地层向阿尔金山前变厚,说明当时的阿尔金山未隆起,柴达木盆地可能与塔西南相连;自下干柴沟组沉积时期开始,沉积中心逐渐向东迁移,形成鼻状隆起,下油砂山组时期隆起范围最大并遭受剥蚀;自上油砂山组沉积开始,红狮地区又变为简单的向东南倾的斜坡形态。中部的跃进-乌南地区同样是继承晚中生代古地形发育而来,新生代早期表现为一整体向东倾的斜坡,直到下油砂山组末期由于断裂强烈活动才开始出现分异,形成跃进斜坡、切克里克凹陷、扎哈泉凹陷和鸟南斜坡。南部紧邻祁漫塔格的昆北地区沉积特征受盆地内北西向断裂控制作用最为明显,下油砂山组及以上地层在其东部大范围缺失,可能意味着这一时期祁漫塔格地区发生强烈活动。东南端的弯西地区在新生代早期一直稳定接受沉积,直到下油砂山组末期发生强烈变形,可能与祁漫塔格的活动有关;北东侧的英雄岭背斜构造带新生代以来一直是柴西南的沉积中心所在,在狮子沟组沉积末期(~3Ma)发生强烈褶皱隆升,成为现今盆地内最大、活动性最强的背斜带。(2)通过柴西南地区大量的地震剖面刻画了该地区断裂的几何学、运动学特征以及其随时间的传播演化规律。该地区主要发育NW向和少量的N-S向断裂。断层陡直,大都切穿基底,除逆冲分量外,NW向断裂还具有一定的左旋走滑分量,而N-S向断裂则具有一定的右旋走滑特征,但走滑量相对于逆冲量来说可以忽略不计。研究区内最老的断裂为阿拉尔断裂、昆北断裂、昆北1号断裂以及茫南断裂,它们在整个新生代都持续活动,推测可能是前新生代的老断裂重新活动的结果。这些断裂在新生代整体不断向北,向东传递,可能与其南侧祁漫塔格的冲断以及西侧阿尔金断裂系的活动有关。(3)祁漫塔格地区磷灰石裂变径迹以及(U-Th)/He结果表明祁漫塔格整体新生代初期已经存在显著隆升。热史模拟显示祁漫塔格在新生代经历了两次快速隆升事件,第一期自新生代初期开始一直持续到40 Ma左右,之后进入缓慢隆升阶段;第二期自20 Ma开始,祁漫塔格地区再次进入到强烈隆升阶段。晚中新世以后,由于变形快速向北传递,祁漫塔格现今隆升已非常微弱。此外,磷灰石(U-Th)/He结果也表明祁漫塔格南峰(阿达滩断裂以南)一直处于整体稳定抬升状态,受局部构造活动影响较小,而北峰(阿达滩断裂以北)明显受局部断裂影响较大,可能与它们经历了不同的前新生代构造变形历史有关。(4)柴西南与祁漫塔格之间的接触关系在西边为超覆不整合,向东则变为断裂接触。结合前人的研究结果,本文提出了柴西南及邻区的演化模型:①古新世至中始新世时期,盆地整体属于填平补齐阶段,盆地范围在不断扩大,柴西南地区一些北西向的老断裂开始活动,但活动强度不大。阿尔金山还未隆升,祁漫塔格为晚古生代的继承性局部隆起,为柴西南地区提供物源,部分分割了柴达木和库木库里盆地;②晚始新世时期(~47-35.5Ma,盆地范围达到最大,水体加深,同时南山强烈隆升剥蚀,为其北侧的柴西南地区提供充足的物源;③渐新世-旱中新世时期(~35.5-15.3Ma),阿尔金山开始显著隆升,导致邻近的红柳泉、七个泉一带发生强烈的断裂活动,形成了上、下油砂山组之间的角度不整合,与此同时祁漫塔格地区处于相对构造平静期;④中中新世时期(~15.3-8Ma),阿尔金断裂、东昆仑断裂开始大规模走滑,导致青藏高原北缘发生一起构造调整,祁漫塔格再一次快速隆升,表现为其东段向北冲断至柴西南新生界之上;⑤上新世-至今(8-0Ma),变形开始由盆地周缘向盆地内部快速扩展,表现为在盆地内部发育了大量NNW向背斜构造和断裂,最强烈的变形发生在英雄岭位置,致使英雄岭地区由原始沉积坳陷转变为大型的隆起区。


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