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阿尔金断裂带中段新生代走滑历史研究

陈正乐  
【摘要】: 位于青藏高原北缘边界的阿尔金断裂,是一条巨型的陆内走滑断裂带,是高原北缘的一条主控边界断裂。它左型走滑的启动时间、走滑量等是判断青藏高原是以地壳加厚还是以左旋挤出来吸收印亚大陆碰撞后印度大陆的向北挤入作用的有效标准之一;因而,在过去几十年中,中外地质学家沿青藏高原北缘、阿尔金地区已经开展一些地质调查和科研工作,但研究工作主要集中于阿尔金断裂带的新构造特征、运动学、走滑位移量等,对阿尔金山脉的隆升过程,及其阿尔金断裂带新生代的走滑过程,知之甚少。 本文选择阿尔金断裂带中段新生代的沉积盆地为研究重点,结合阿尔金山脉新生代隆升历史的研究,从盆地沉积过程和山脉隆升历史角度来反演阿尔金断裂新生代的走滑历史,并探讨新生代阿尔金走滑断裂带的变形与青藏高原的隆升、变形之间的动力学联系。 通过三年多的努力,取得一些新的认识和进展,主要包括以下几个方面: 1、通过小范围大比例尺的路线地质填图,系统分析研究阿尔金断裂带中段新生代盆地的沉积演化过程及其构造变形历史,探讨各盆地的成因类型及其与阿尔金断裂带的耦合关系; 确定索尔库里北盆地内第三系的沉积相和沉积环境,识别出第四纪早期七个泉组的沉积层,发现发育在第四纪早期七个泉组顶部的古夷平面,将盆地的沉积序列划分为两个序列,建立了该盆地第三纪的沉积—构造演化模式,认为该盆地的形成、演化与阿尔金断裂大规模的走滑密切相关;分析了索尔库里南盆地第三纪沉积物质组成特征,发现盆地内部早第四纪七个泉组与上新世狮子沟组之间的不整合接触关系,确定了沉积环相和沉积环境,推断该盆地的原型为古河道,并根据同沉积断层、正断层和擦痕的发育,判断盆地沉积时处于斜张环境;根据地貌形态及其野外的观察,推断索尔库里盆地为山间侵蚀地貌盆地;分析了依屯布拉克盆地、库木塔什盆地的成因,认为两者都为第三纪与阿尔金断裂密切相关的走滑盆地;索尔库里走廊盆地的野外调查和分析表明,盆地是晚更新世以来才形成的一种与阿尔金断裂的走滑及其少量的正断分量密切相关的特殊类型的走滑拉分盆地。 2、将阿尔金断裂中段新生代的沉积层序划分为三大序列:渐新世—中新世中期、中新世晚期—第四纪早期和晚更新世—现今,并根据沉积序列以及盆地的沉积充填和构造变形过程,恢复了不同时代的沉积—构造地貌,推断阿尔金断裂新生代三大阶段五期走滑作用过程;并根据新第三纪沉积体的展布特征、成因类型和沉积盆地的复原及其索尔库里古河道出口证据,推算出晚新生代阿尔金断裂带中段左旋走滑位移量为80-100Km,平均走滑速率为10-12mm/y。 3、磷灰石裂变径迹测年结果表明,阿尔金山脉东西向的山脉早于北东东向山脉的开始隆升,北东东向山脉的隆升开始于渐新世早期(36Ma),并一直延续到中中新世(13Ma),早期山脉的隆升速率较慢,中新世以后山脉的隆升速率加快,并推测阿尔金断裂大型左行走滑的起始时间为渐新世。而靠近断裂带岩体内的样品内磷灰石裂变径迹测年集中在8Ma左右,区域资料表明了沿阿尔金主断裂旁侧,普遍存在8Ma±的磷灰石裂变径迹年龄,进而推测阿尔金断裂在8Ma±经历了一期快速的走滑变形事件。 4、阿尔金山脉北西山前江尕勒萨依地区新生代地层中碳酸盐胶结物中的δ~(18)O和δ~(13)C值测试结果表明,青藏高原北缘山脉最早期的隆升开始于渐新世的早期;中新世早期,出现山脉的快速隆升;根据δ~(18)O的变化值估算,中新世早期山脉的隆升幅度大约为1500米左右,远远小于现今青藏高原北缘的高程差,因而中新世以后高原北缘山脉的隆升更为强烈。相应地,在中新世早期,岩层中砾岩的比例、沉积物的粒度、砂岩碎屑中不稳定组分比例、砂岩中碎屑物质的磨圆度、分选性开始出现突变,并且其突变发生的位置与地层中碳酸盐胶结物的δ~(18)O、δ~(13)C值发生的突变相一致。 5、根据阿尔金断裂带中段新生代沉积—构造地貌的复原所推测的走滑作用过程,结合磷灰石的裂变径迹测年、阿尔金山脉山前盆地内新生代自身矿物的δ~(18)O和δ~(13)O值所反演的气候变化、山脉隆升过程,及其山前盆地沉积学特征研究,笔者认为阿尔金断裂的左旋走滑开始于渐新世的早期,8Ma左右阿尔金断裂发生了一次重要的走滑构造变形事件,将阿尔金断裂新生代的构造演化划分为三个阶段:渐新世至中新世晚期(36-8Ma)、中新世晚期开始至第三纪末期、晚更新世至今。第一和第二阶段大约以8ma左右出现的阿尔金断裂带大规模的左旋走滑为界;早、中更新世为第二阶段与第三阶段的过渡期。结合左旋走滑位移量的估算,恢复了阿尔金断裂晚新生代的走滑作用过程。 5、综合青藏高原抬升、变形资料,进一步探讨阿尔金断裂新生代走滑构造的形成与演化与青藏高原的隆升、变形的动力学联系,认为新生代阿尔金断裂的构造变形都是在印度与亚洲大陆的碰撞及其随后的印度与亚洲大陆之间大于规模的汇聚作用,而导致的青藏高原在新生代的抬升、变形这个大的地球动力学背景上发生的。


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