柴北缘新近纪磁性地层年代与沉积构造演化

【摘要】： 沉积盆地和造山带是大陆的两个基本构造单元,它们构成了在空间发展和形成机制上密切联系的构造系统。沉积盆地作为造山带构造演化最直接、最具体的地质记录,提供了研究造山带发展和演化的信息和线索。而盆地中充填的沉积物是盆地水系范围内造山带岩石经风化、剥蚀、搬运和沉积的产物,这些沉积物不仅连续记录着盆地在接受沉积物充填过程中盆地周围造山带构造活动特征,而且还反映沉积物在各种地质作用过程中气候和环境变化信息。 柴达木盆地是印度—欧亚板块碰撞后南北向挤压应力为动力背景的高原内陆盆地,构造上主要受控于昆仑山、阿尔金山和祁连山三条大断裂,盆地内沉积了6000余米厚的新生代地层,最厚超过万米,其物质主要来自于周边山地,完整的记录着新生代以来高原北部变形隆升过程,是检验和完善现有高原隆升模式最理想的地区。因此,弄清柴达木盆地构造、沉积演化史,对研究青藏高原变形隆升过程、机制以及印度—欧亚板块碰撞变形远程效应具有十分重要的科学意义。然而,由于柴达木盆地新生代地层的绝对年代测定一直没有很好开展,因此无法建立起可靠的地层年代序列,长期以来束缚着柴达木盆地精细的沉积—构造演化与高原变形隆升方面的深入研究。因此,突破柴达木盆地新生代地层精细的绝对年代序列对解决上述科学问题就显得十分迫切和重要。 本文选择发现有脊椎动物化石的盆地东北部瑙格剖面,通过对其高密度和高精度磁性地层年代学研究,结合脊椎动物化石宏观年代的控制,确定盆地新近纪地层的精细年代序列。然后在地层年代的控制下,通过盆地新生代地层、沉积特征(岩性、岩相、沉积物特征组分、接触关系等)、不同时期古流向、沉积相组合、沉积物源、沉积速率和构造旋转等的详细研究,试图恢复研究区盆地沉积演化以及本区周围山体的隆起过程,为探讨青藏高原东北部盆—山构造地貌格局的形成提供重要的信息。通过本文研究,主要得到以下结论: 1、通过对柴达木盆地东北部瑙格剖面高密度磁性地层年代的测量,结合剖面中脊椎动物化石的宏观年代,建立了该区17.6Ma以来新近纪地层年代序列,确定了柴达木盆地东北部下油砂山组、上油砂山组、狮子沟组的地层年代,分别为＞17.6Ma-14.2Ma、14.2Ma-8.3Ma和＜8.3Ma。 2、通过岩性、沉积结构和构造、沉积物几何形态等分析,将柴达木盆地东北部瑙格地区划分出16种岩相和洪积扇相、扇三角洲相、三角洲相、河流相、湖泊相和浊流相等六种沉积相。 3、通过沉积相组合、砾石成分、古水流、沉积物物源等分析,认为柴达木盆地东北部瑙格地区自17.6Ma以来古流向和物源主要经历了14.2、11和8.3Ma三次重大转变,古流向表现为南西(17.6Ma-14.2Ma)—北东(14.2Ma-11ma)—南南东(11Ma-8.3Ma)—北西(＜8.3Ma)的变化,物源表现为南祁连山(17.6Ma-14.2Ma)—昆仑山(14.2Ma-11ma)—南祁连山(11Ma-8.3Ma)—鄂拉山和埃姆尼克山(＜8.3Ma)的变化。 4、在地层年代的控制下,通过沉积相组合、古水流、沉积物物源、沉积速率、地层接触和盆山耦合关系等研究,认为柴达木盆地东北部经历了德令哈凹陷初步形成(＞17.6-16.7Ma)、德令哈凹陷初步发展(16.7-14.2Ma)、德令哈凹陷进一步发展(14.2-11.0Ma)、德令哈凹陷发展鼎盛(11.0-8.3Ma)、德令哈凹陷逐步萎缩(＜8.3Ma)五个沉积—构造演化阶段以及前陆盆地发展(＞17.6-8.3Ma)和前陆盆地萎缩(＜8.3Ma)两个盆地性质演变期。 5、通过古地磁构造旋转研究,揭示了构造作用使柴达木盆地东北部瑙格地区在约8.3Ma之前顺时针旋转约16.1°±8.6°,而8.3Ma以来则逆时针旋转约16°±7.5°。 6、通过沉积对构造活动的响应关系以及构造旋转等研究,表明白17.6Ma以来,青藏高原北部发生了5次较强烈的构造隆升事件,分别发生在＞17.6、14.2、11、9-8.3和＜7.6Ma。