新生代阿尔金断裂带的演化:来自沿线盆地沉积记录的启示SCIEI北大核心CSCD

阿尔金断裂带是青藏高原自印度与欧亚大陆碰撞后向北扩展的前缘断裂,其新生代活动性对于研究青藏高原隆升与扩展过程和机制具有重要意义。近些年,运用热年代学、断裂几何学和运动学、沉积学、磁性地层学和地震学等方法对阿尔金断裂带的性质、组成结构、断裂活动时代、走滑断裂运动特征、走滑位移量和走滑速率等进行了细致的研究,而对阿尔金断裂带沿线受其控制的新生代沉积盆地的地层年代、沉积演化特征虽然也有一定研究,但往往仅限于单个盆地,缺乏对沿线盆地整体的对比认识,造成对阿尔金断裂带走滑起始时间及阿尔金山的隆升历史存在不同的认识。本文对近二十年来阿尔金断裂带沿线新生代沉积盆地的磁性地层年代与沉积相演化的研究进展进行综述,建立阿尔金断裂带沿线盆地新生代沉积序列和年代框架;辅助热年代学等资料,提出阿尔金断裂带的三阶段演化模型:始新世-中中新世,阿尔金断裂带以大幅度的走滑运动为主,同时伴随着阿尔金山小范围的隆升;中中新世开始,阿尔金山开始大规模的隆升,伴随着较少量的走滑运动;晚中新世以来,阿尔金断裂带构造活动加强。     

塔里木盆地东南缘新生代构造变形特征研究

塔里木盆地东南缘新生代变形特征研究对探讨阿尔金构造带新生代的活动特征及阿尔金构造带与西昆仑构造带的相互作用具有重要意义。本文在野外地质调查的基础上,结合地球物理和沉积学资料,探讨了塔里木盆地东南缘的新生代变形及演化特征。塔里木盆地东南缘新生代构造变形受西昆仑构造带、阿尔金构造带和车尔臣断裂带的控制,且变形由西向东减弱。西南部的构造样式主要表现为受西昆仑向北冲断作用控制的冲断构造;东南部为受阿尔金断层走滑作用控制的走滑-冲断构造;而北部则为受车尔臣断层走滑作用控制的基底卷入走滑-冲断构造。中新世,盆地东南缘受西昆仑构造带大规模的冲断活动影响,导致民丰山前盆地挠曲沉降和冲断层发育,而车尔臣断裂仅有微弱活动;上新世开始,构造变形扩展到整个研究区,不仅西昆仑构造带和车尔臣断裂带表现出强烈变形,而且阿尔金断层走滑作用强烈,导致北侧次级断层的强烈走滑冲断作用和若羌山前挤压挠曲盆地的形成。新生代时期,西昆仑构造带北向冲断作用要早于阿尔金构造带的走滑变形,阿尔金构造带的走滑作用对西昆仑构造带北向冲断构造有强烈的改造。     

阿尔金断裂系的组成及相关中新生代含油气盆地的成因特征

阿尔金构造带是多次俯冲—碰撞而形成的塔里木板块东南边缘,构造带内的走滑活动始于奥陶纪中晚期,中新生代强烈活动,并将北部不同构造单元的一些地质体拖曳到断裂带中,形成北山与敦煌构造楔。北山—阿拉善及断裂两侧的其他地质体受到走滑拉分作用的强烈改造,形成许多中新生代含油气盆地,共同构成我国中西部一条巨型走滑断裂系。     

阿尔金断裂系的组成及相关中新生代含油气盆地的成因特征

阿尔金构造是多次俯冲－碰撞而形成的塔里木板块东南边缘,构造带内的走滑活动始于奥陶纪中晚期,中新生代强烈活动,并将北部不同构造单元的一些地质体拖曳到断裂带中,形成北山与敦煌构造楔。北山－阿拉善及断裂两侧的其他地质体受到走滑拉分作用的强烈改造,形成许多中新生代含油气盆地,共同构成我国中西部一条巨型走滑断裂系。     

阿尔金断裂带研究进展

从阿尔金断裂带的组成、延伸规模、活动时期、活动方式、位错量、活动速率和模式研究诸方面对阿尔金断裂带国内外同行近20年的研究成果进行归纳评述，认为阿尔金断裂带主要由5条断裂组成，其中阿尔金断裂延伸长度近 1 700 km，中新生代左旋走滑活动，累积位错量达400±50 km。晚新生代走滑位错量明显由西向东减小，这可能与印度板块新生代以来的脉冲式北向俯冲有关。未来10年，阿尔金山的隆升年代学研究、断裂对两侧盆地的控制作用及指导油气勘探将引起更多学者的关注。     

阿尔金断裂带对青藏高原北部生长、隆升的制约

大量的同位素年代学证据表明(古)阿尔金断裂带可能形成于三叠纪,后又经历了侏罗纪、白垩纪的强烈左旋走滑活动,自印度板块与欧亚大陆碰撞后阿尔金断裂再次活动。主要的走滑活动发生在:(1)245~220Ma;(2)180~140Ma;(3)120~100Ma;(4)90~80Ma;(5)60~45Ma;(6)渐新世至中新世;(7)上新世至更新世以及(8)全新世。沿阿尔金断裂带,伴随左旋走滑活动形成一系列的逆冲断裂和正断裂,反映走滑过程中伴随隆升作用的存在,并且形成自北向南包括祁连山、大雪山、党河南山、柴北缘山、祁漫塔格山和昆仑山,表明阿尔金断裂带制约着青藏高原北部的生长和隆升。阿尔金断裂带东、西两端的白垩纪和新生代火山活动是断裂走滑活动的响应。     

阿尔金断裂新生代大规模走滑起始时间的厘定

至今仍在活动的阿尔金左旋走滑断裂构成了青藏高原地质意义上的北界,是世界上规模最大、也是最重要的巨型断裂之一,其新生代的快速走滑是吸收印藏碰撞变形的重要途径.对其新生代大规模走滑的起始时间目前尚无一个统一认识,主要受其本身复杂性的限制,也很难找到一个确切的直接证据来限定其走滑时间.本文从阿尔金断裂走滑作用相关的一系列地质现象入手,从多个角度综合阐述这一科学问题,包括柴达木盆地西缘的物源变化、塔里木盆地东南缘走滑挤压挠曲盆地的形成、青藏高原北缘上地壳强烈的NE-SW向缩短变形、走滑相关盆地的形成以及与走滑断裂相伴生的线性隆起形成等等.结果表明与阿尔金断裂左旋走滑相关的地质现象大量出现在中中新世以后,约束得出阿尔金断裂新生代大规模的走滑始于约15±2Ma.此外还分析了本文结果所得出的阿尔金断裂新生代长期滑移速率与实测第四纪滑移速率相互矛盾的原因,并讨论了阿尔金断裂左旋走滑与阿尔金山的隆升以及青藏高原东北缘在中中新世的构造应力转换之间的关系.     

酒西坳陷构造样式分析

酒西坳陷位于酒泉盆地西端,大地构造位置位于阿尔金走滑断裂带、阿拉善地块与北祁连造山带的结合部位。坳陷边缘断裂祁连山北缘逆冲断裂带和阿尔金走滑断裂带的长期继承性活动及其派生的次级基底断裂控制了坳陷内不同时期的构造格局、构造样式和后期形变(陈建平等,2001),造成坳陷南部中新生界构造层内构造样式多样化。它们的类     

走滑断裂、"挤压性盆-山构造"与油气资源关系的探讨

了解含油气盆地的形成及其演化的影响因素对于含油气盆地的勘探和开发是至关重要的．以美国西部的圣安德烈斯断裂带及伴生的南加州油气盆地作为参考,对中国青藏高原北部与阿尔金走滑断裂系相关的盆-山构造进行了剖析．探讨阿尔金走滑断裂系在其演化过程中,怎样控制区域应力场、变形构造及盆地的形成,进而制约油气的迁移和圈闭．分析结果表明与圣安德烈斯断裂带在美国南加州的盆-山构造体系所起的作用相比较,阿尔金走滑断裂系在青藏高原北部的盆-山构造体系的形成和演化中起相似的作用．青藏高原相对于塔里木盆地的斜向运动导致在阿尔金走滑断裂的东南形成走滑-挤压构造域．形成一系列的走滑和推覆构造,在地形上表现为包括柴达木盆地在内的有序的盆-山相间的构造体系,与南加州富含油气的盆地相似,阿尔金走滑断裂及相配套的走滑-逆冲推覆构造促使在这些盆地中形成富集油气的构造。     

阿尔金断裂新生代构造活动的两阶段性——来自地震属性分析的证据

自新生代以来,柴达木盆地西北缘各构造单元受青藏高原持续挤压和阿尔金断裂走滑的影响,构造变形复杂,发育有多种不同性质,不同规模的断裂.地震属性技术是三维(3D)地震资料解释和构造分析的可靠依据,有助于客观、准确的揭示断裂的空间分布情况,是复杂地区地质解释的重要工具.本文利用地震属性技术,对位于阿尔金断裂南侧柴达木盆地西部的小梁山背斜深、浅层进行详细的断裂解译,发现该地区深部发育早期EW向逆冲断层;晚期由于阿尔金断裂大规模走滑的作用,形成由深部引发的NW向“楔形”逆冲断层,深部NW向断层的活动引发浅层的滑脱褶皱.综合分析认为阿尔金断裂新生代的活动分为早期隆升形成EW向斜向逆冲断层,晚期走滑运动发育控制现今背斜形态的NW向断层,具有两阶段活动的特点.     

青藏高原北缘阿尔金走滑边界的侧向扩展:甘肃北山晚新生代走滑构造与地壳稳定性分析

对北山地区遥感影像和野外地质特征的分析表明,自阿尔金断裂带向NW方向依次出露三危山-双塔断裂、大泉断裂和红柳河断裂.这些断裂近于平行,且同为左行走滑断裂,具有相似的展布特征,空间走向均为NE40～500°,断裂系末端均发育"树枝状"分支断层,在断层夹块之间形成"多米诺"构造,构成了北山地区主要的构造样式.断层谷地沉积物分析和断层泥ESR年代学测试结果表明,三危山-双塔断裂形成于上新世(N2κ),大泉断裂形成于早更新世(1.2～1.5Ma),而北山地区分支断层和次级断层的活动在400 ka之后.对北山地区断裂构造几何学和年代学的研究表明.阿尔金断裂系晚新生代以来向NW方向的侧向扩展,是阿尔金走滑边界重要的生长方式.北山地区特殊的走滑构造组合样式,使该地区的构造变形难于在某条断层上聚集能量,而分散在若干条次级断层上的位移量又微乎其微,该地区成为"最稳定的活动区".     

阿尔金断裂新生代活动方式及其与柴达木盆地的耦合分析

位于青藏高原北缘的阿尔金左旋走滑断裂是世界上规模最大也是最重要的线性构造之一,其新生代以来的活动方式是限定高原生长机制的重要边界条件.本文在对阿尔金山中不同方向隆起构造进行分析的基础上,综合前人资料论证了阿尔金断裂在晚始新世-中中新世时以基底剪切为主,大规模地表走滑则发生在中中新世以后.对柴达木盆地内近东西向和北西向断裂系统的分布、形态、活动时间进行了详细的分析,发现它们是在不同时间、不同区域、不同控制条件下形成的两套断裂系统,与阿尔金断裂的两阶段活动方式存在很好的耦合关系.柴达木盆地西北侧的沉积和构造特征表明阿尔金山的隆升幅度和范围在中中新世达到最大,随后则逐渐减小,这种变化也与阿尔金断裂从基底剪切到地表走滑的转换非常吻合.     

阿尔金断裂带东南缘含油气盆地群的形成演化

沿阿尔金断裂带东南侧发育六个中、新生代的含油气盆地，盆地的边缘或盆地内部发育一系列的近东西走向、与阿尔金断裂锐角相交的断裂，该组断裂对盆地的隆坳格局和地层分布具有控制作用，盆地具有箕状结构或不对称结构特点。沿阿尔金断裂带方向，保罗系、白垩系、古近系、新近系的厚度和沉积特征在时空上呈有规律性变化，显示了阿尔金断裂带时、空活动的差异性。根据侏罗纪盆地在阿尔金断裂带两侧的展布特征和柴达木盆地西部发育的鼻状构造及其沉积演化特征，推断阿尔金断裂带中、新生代经历了多期不同方向的走滑运动。     

阿尔金断裂带最大累积走滑位移量——900km？

通过变形构造几何学、岩石学和区域构造对比研究,认为阿尔金断裂西北侧的阿尔金山北缘、南缘近EW走向的蓝片岩-榴辉岩高压变质带、榴辉岩超高压变质带分别与阿尔金断裂东南侧的北祁连山、柴北缘NW—SE/NWW—SEE走向的蓝片岩-榴辉岩高压变质带、榴辉岩超高压变质带相对应,并且,高压变质带与超高压变质带的宽度和走向在断裂两侧存在较大的变化。这种在断裂带中宽度变窄、角度趋于与断裂带走向一致的变化是韧性或韧脆性走滑过程中产生的拖曳构造。因此,阿尔金断裂带走滑过程中存在较大的韧性变形,它的最大累积走滑位移量应由韧性和脆性走滑位移量组成,至少大于500km,小于1000km。另外,拖曳构造的几何特征,以及西昆仑库地北蛇绿岩、阿尔金南缘蛇绿岩和柴北缘蛇绿岩在年龄、岩石组合及地球化学特征方面均具有相似之处,暗示在早古生代时期西昆仑和阿尔金南缘、柴北缘很可能处于相同的构造背景之中,后被阿尔金断裂所切割。因此,综合得出了阿尔金断裂带最大累积左旋走滑位移量为900～1000km。     

从地震信息看阿尔金断裂带构造和塔里木盆地花彩弧断裂体系

阿尔金断裂带由多条断裂组成,主要有阿尔金断裂、且末断裂、三危山断裂。其中阿尔金断裂为主断裂,它呈左旋走滑兼具逆冲性质,中生代—古近纪为左旋走滑,新近纪由东南向西北逆冲推覆。且末断裂和三危山断裂均具左旋走滑性质。且末断裂受统一的阿尔金断裂带左旋应力场控制,但又叠加了塔里木台盆区向南挤压的应力场,从而具有双重属性。塔里木盆地的断裂总体上组成古生界塔北花彩弧断裂束和塔南花彩弧断裂束,展布成全盆地的菱形断裂系统,且末断裂构成其东南边界。在该菱形断裂系统的北弧顶和菱形内的中央轴部为背冲式的构造断裂带,显示挤压特征;在花彩弧两翼转弯处展布正花状构造样式,显示走滑特征。阿尔金断裂带及其两侧,主要在柴达木、塔里木两大盆地发现了大油气田,两者都是由断层控制油气的垂向运移与分布。柴达木盆地具有双重断—坳的特点,但油气田只分布在中—新生界构造层内;塔里木盆地,南北翘板式的构造运动是其形成复式油气区的最重要的地质构造条件。     

阿尔金断裂对柴达木盆地西南地区的影响——来自构造节理分析的证据

阿尔金断裂在100～85 Ma、40～25 Ma、10～8 Ma具有多期活动的特征。通过对柴达木盆地西南地区中-新生代地层中构造节理数据的采集、层面校正和综合分析,认为阿尔金断裂多期活动在柴达木盆地西南地区的表征存在差异：即晚白垩世断裂走滑活动对该地区的影响范围较窄,限于阿尔金山前附近;始新世上干柴沟组、中新世下油砂山组沉积之后,阿尔金断裂2期明显的走滑逆冲活动影响范围逐渐增大,可分别达到干柴沟、油砂山一带。这可能与南部青藏高原的多期推覆逆冲导致阿尔金断裂被动活化有关。因此,盆地西南地区油气勘探过程中阿尔金断裂3期走滑逆冲活动的影响值得重视。     

阿尔金山北段晚新生代山体抬升的裂变径迹证据

对阿尔金山北段阿克塞 当金山口剖面的裂变径迹研究结果表明 ,该区晚新生代 8Ma左右曾发生较快速抬升。抬升年龄的展布与阿尔金左行走滑断裂带晚期活动在该区所呈现的正花状构造相吻合。     

阿尔金断裂对酒泉盆地的控制作用分析

阿尔金断裂带东延区与北祁连冲断带一起控制了酒泉盆地的形成和演化.作者利用区域地球物理资料的解释和分析,研究了阿尔金断裂走滑过程对酒泉盆地的控制作用和影响范围,认为阿尔金断裂走滑运动始于中生代白垩纪,初次隆升始于白垩纪,不晚于古新世;其东延应止于花海凹陷.阿尔金断裂带对酒泉盆地的控制作用主要表现为限制了盆地现今的西部边界,同时控制了盆地北段的构造形态.     

阿尔金断裂带新生代活动在柴达木盆地中的响应

阿尔金断裂新生代以来发生多期次的走滑运动,并伴随强烈的隆升作用,进而影响柴达木盆地新生代的构造演化。本文通过遥感卫星影像解译、地震反射剖面解释、区域地层分析,结合野外考察资料对阿尔金断裂新生代活动在柴达木盆地中的响应进行了研究。对柴达木盆地卫星影像的解译发现盆地中褶皱形态指示了近东西走向的褶皱构造带与近南北走向的褶皱构造带的叠加干涉效应,其中近东西向褶皱构造带是在印度/欧亚板块碰撞作用下青藏高原隆升并向北东扩展过程的响应,近南北向褶皱构造带是阿尔金断裂新生代活动的响应。对NW-SE向穿过阿尔金山-柴达木盆地的盆山结合带地震反射剖面的再解释,发现新生代地层中发育的多层生长地层,记录了阿尔金断裂新生代活动的信息。对盆地中新生代地层分布等厚图褶皱干涉样式的分析表明,上油砂山组沉积时期(14.9Ma)阿尔金断裂活动已经明显影响到柴达木盆地,而狮子沟组沉积时期(8.2~2.6Ma)断裂活动对柴达木盆地改造最强。通过对研究区已有的低温热年代学数据和沉积、构造、磁性地层年代学等方面研究成果的总结和分析,认为阿尔金断裂在新生代至少存在三期(~30Ma,~8Ma、~2.6Ma)强烈的构造活动和隆升作用,在柴达木盆地内表现为相应地质时代沉积速率的加快、沉积物岩性的变化、构造地貌的变形和同构造生长地层的出现。其中后两期(~8Ma、~2.6Ma)构造活动在整个青藏高原及周边地区广泛存在,为准同期构造事件,而月牙山地区地震地表破裂带的发现则表明阿尔金断裂带现在仍在强烈活动,并且直接影响到了柴达木盆地。阿尔金断裂带新生代以来的构造活动具有多期性,并影响和改造了柴达木盆地,可能对油气成藏有重要影响。     

藏东地区新生代构造体系与成矿的关系

区域构造和微构造分析表明，新生代藏东地区构造应力场自印支燕山期的NE-SW向挤压向喜马拉雅山期的NNE-SSW向压扭性转变，表现在：（1）沿昌都地块两侧及古生代一中生代形成的深大断裂带发生了大规模的右旋走滑活动，伴重型较强的碎裂岩化、拉伸线埂和剑鞘褶皱等，沿主断裂两侧叠加一系列NW、NNW及NE向雁行式排列的褶皱和张扭性断裂；（2）在区域上，沿大规模右旋走滑断裂两侧形成一系列雁行式排列的第三系走滑拉分盆地；（3）新生代岩浆活动沿走滑断裂两侧的张扭性次级断裂有规律分布，新生代构造体制的转变造成大规模成矿流体与富集，使新生代成为本区最重要的成矿时期，而北澜沧江，妥坝、温泉断裂带及车所乡断裂带北段是该期矿产最有利的富集部位。