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.     

阿尔金断裂晚新生代左旋走滑位错的地质新证据

通过对沿阿尔金断裂中段 (位于东经 88°至 92°)发育的晚第三纪走滑盆地沉积历史和走滑变形过程的野外观测以及对第四纪索尔库里盆地形成和演化过程的沉积环境复原的分析 ,提出了阿尔金断裂中段晚新生代左旋走滑位错的地质新证据。研究表明 ,晚第三纪走滑盆地经历了中新世晚期至上新世早期斜张走滑拉分和上新世晚期以来左旋错动的演化过程 ,沉积体沿断裂的错位分布特征指示至少发生了 80 km的左旋走滑位错。发育于阿尔金山链内部的索尔库里盆地起源于晚第三纪早期强烈的侵蚀作用 ,成为柴达木盆地快速沉积的主要物源区。该侵蚀盆地于中晚更新世闭合并演化成一个独立的沉积盆地。通过侵蚀盆地外流通道的复原指示阿尔金断裂自晚第三纪以来累积了 80～ 1 0 0 km的左旋位错。在此基础上 ,结合穿越断裂构造的 级区域水系形成的洪积裙宽度和主干河道沿断裂迹线的拐折长度 ,探讨了阿尔金断裂晚新生代左旋走滑位错量沿走向分布的特征 ,估算了左旋走滑速率     

塔里木盆地东南缘新生代断裂系统

结合野外地面地质调查成果,并通过对地震、大地电磁等地球物理资料的精细解释构建了塔里木盆地东南缘新生代断裂系统。塔东南新生代断裂系统可以划分为三大体系:阿尔金断裂体系、车尔臣断裂体系和西昆仑断裂体系。阿尔金北缘断层在存在走滑性质的同时,更多的表现为向北西的强烈冲断;车尔臣断裂体系由车尔臣断裂及次级断层和一系列反冲断层组成,除表现为向北西冲断外,还具有左行走滑特征;西昆仑断裂体系主要由自南向北的冲断的逆冲断层组成,在与阿尔金断裂交汇处,受阿尔金左行走滑的影响呈弧形弯曲。     

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。     

青海鄂拉山断裂带晚第四纪构造活动及其所反映的青藏高原东北缘的变形机制

鄂拉山断裂带是分隔青海乌兰盆地 (柴达木盆地的一部分 )与茶卡—共和盆地的一条重要边界断裂 ,长约 2 0 7km ,由 6条规模较大的主要以右阶或左阶次级断裂段羽列而成 ,阶距约 1～ 3.5km。该断裂右旋走滑的起始时代为第四纪初期 ,约在 1.8～ 3.8MaB .P .期间 ,大的地质体累积断错约 9～12km。断裂新活动形成了一系列山脊、冲沟和阶地等的右旋断错及断层崖、断层陡坎等。晚更新世晚期以来 ,鄂拉山断裂带的平均水平滑动速率为 (4 .1± 0 .9)mm/a ,垂直滑动速率为 (0 .15± 0 .1)mm/a。鄂拉山地区的构造变形受区域NE向构造应力作用下的剪切压扁与鄂拉山断裂的右旋剪切和挤压的共同影响 ,共和—茶卡盆地和乌兰盆地均属于走滑挤压型盆地。青藏高原东北缘地区在区域性北东向挤压的作用之下 ,应变被分解为沿北西西向断裂的左旋走滑和沿北北西向断裂的右旋走滑运动 ,形成一对共轭的剪切断裂。鄂拉山断裂及其他北北西走向断裂的发展演化和变形机制表明青藏高原东北缘向东的挤出和逃逸是非常有限的。     

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.     

阿尔金断裂东段的构造转换模式

大型走滑断裂控制着青藏高原的变形,众多学者通过阿尔金断裂来探索青藏高原北部的构造变形过程。基于野外调查和前人的研究结果可知阿尔金断裂的滑动速率在肃北—疏勒河口段表现为三联点两侧的突降,祁连山西段的逆冲和走滑断裂吸收了阿尔金断裂的左旋位移。由于祁连山内部次级断裂活动性的增强,现存阿尔金断裂连续地表破裂终止于酒泉盆地西侧,但位于其东侧的断裂系仍属于阿尔金断裂。在Kohistan岛弧与欧亚板块碰撞之后,青藏高原沿阿尔金断裂曾发生滑动速率近一致的侧向挤出,断裂两侧此时并未发生明显的隆起。随后东昆仑造山带和祁连山造山带的先后大规模隆升,高原的北东向挤出迅速减弱。阿尔金断裂北东向挤出能力与东昆仑造山带和祁连山造山带的隆起存在明显的耦合作用。     

晚中生代以来阿尔金断裂的走滑模式

对阿尔金断裂两侧塔里木和柴达木盆地晚中生代以来沉积特征以及柴达木盆地反“S”型构造演化的研究表明，始新世中期以前塔里木盆地和柴达木盆地是一个连通的盆地，阿尔金走滑断裂对柴达木盆地内地表新时代的沉积和反“S”型构造形成的控制起始于始新世中期。在阿尔金断裂中段采集的受到走滑变形作用改造的侏罗纪地层和糜棱岩化加里东期花岗岩的样品，测出了激光微区^40Ar/^39Ar等时线年龄为89～92Ma。这说明阿尔金断裂在晚白垩世开始发生韧性走滑运动，而且走滑作用起始于地下深部，并伴有低级变质作用。地表的走滑响应明显地滞后于深部的起始走滑，说明走滑作用是从深部向地表扩展的。     

青藏高原北缘新构造运动特征

ＮＥＥ向阿尔金主断裂带的新构造运动以左旋压扭性活动为特征，仅西端发育张性构造，并可划分出两期变形，新构造运动强度在时间上自上新世晚期开始至第四纪断裂活动强度增大，在空间上自ＳＷＷ向ＮＥＥ方向断裂活动强度逐渐减弱；柴达木北缘的新构造运动可划分为两期，其主要构造特征表现为向柴达木盆地逆冲的前进式叠瓦道冲带，柴达木盆地第四纪时的北界相对于第三纪时的北界向南迁移了数十公里；河西走廊盆地的新构造运动主要表现为盆地边缘断裂的逆冲兼走滑，盆地接受新生代沉积、盆地内第三系的轴面南倾的褶皱；ＮＥＥ向阿尔金主断裂带与其南侧的ＮＷＷ向断裂带是在统一构造应力场作用下相互协调、同时活动的两组关系紧密的构造带，两者的共同活动构成了断块运动。     

柴达木盆地西部地区晚新生代构造变形及其意义

青藏高原东北缘构造变形研究是认识整个青藏高原隆升过程、机制以及印欧板块碰撞远程效应的重要途径。受控于昆仑山断裂、阿尔金断裂、祁连山断裂的柴达木盆地,新生代地层发育,较完整地记录了高原东北缘的构造变形信息。尤其柴达木盆地西部地区,构造变形强烈,晚新生代地层出露完整,是研究其晚新生代构造变形历史及驱动机制的理想地区。文中应用平衡剖面和古地磁构造旋转方法,结合最新的磁性地层年代,定量恢复该地区的构造变形历史。结果表明,在挤压应力的控制下该地区自22 Ma以来,构造变形主要表现为地层缩短与构造旋转,且其强度呈阶段性增长,具体又可划分为3个阶段：22~9.1 Ma构造活动平静期、9.1~2.65 Ma构造变形相对加强期、2.65 Ma以来构造变形顶峰期。研究表明,造成柴西地区地层持续缩短和顺时针旋转的关键推动力是印欧板块晚新生代的持续向北推挤、昆仑山-祁曼塔格山向柴达木盆地强烈挤压推覆以及阿尔金左旋走滑断裂大规模的复活。     

利用三维地震属性分析识别阿尔金断裂新生代早期构造活动

阿尔金断裂是青藏高原最显著也是最重要的地质构造单元之一,其新生代起始活动时间的认定一直都是大家关注的热点,对研究高原的形成和应力传递均有着重要的意义.前人的研究成果证实阿尔金断裂新生代的开始活动时间大约在35.5Ma,在柴达木盆地其对应的沉积层位为下干柴沟组上段.本文以盆地内部近阿尔金断裂带的红柳泉-七个泉地区为例,开展了钻井约束下的三维地震资料属性提取及分析工作,并进行同期岩相古地理研究.结果表明在下干柴沟组上段从XG2时期起,研究区岩相古地理从深湖相开始分异,逐渐发育为控制岩性差异的同沉积水下隆起,这些隆起带渐次演化为与左旋剪切相关的雁列褶皱带,对应于与阿尔金早期隆升相关的构造演化过程.表明阿尔金断裂新生代活动的沉积响应最早在约40Ma开始,该方法对于和构造隆升相关的沉积记录识别比直接的地质学方法更为敏感.     

柴达木新生代成盆动力学过程及对油气的控制

利用天然地震环境噪声成像研究柴达木盆地及邻区的岩石圈结构,利用工业地震剖面研究新生代构造变形的几何学与运动学特征,在此基础上讨论柴达木盆地新生代的成盆动力学过程与演化。柴达木盆地及邻区的岩石圈表现出向南和向北挠曲的特征。其中,东昆仑-可可西里地区地壳深度30～40 km 的低速层向北抬升,可与柴达木盆地内部深度15 km 左右的低速区相连接,反映了东昆仑-祁漫塔格山向柴达木盆地的逆冲推覆作用,因此在岩石圈尺度上,柴达木新生代成盆动力学过程与前陆盆地是相似的,表现为构造负荷引起的挠曲沉降。柴达木盆地新生代构造变形受控于柴西南和柴北缘两期冲断系统,柴北缘冲断系统形成于古新世-始新世路乐河-下干柴沟期,主要记录于祁连山山前、阿尔金山山前北段及冷湖和鄂博梁深层;柴西南冲断系统形成于早中新世下油砂山期以来,现今盆地南部的北西向构造带和盆地北部的冷湖和鄂博梁浅层构造都属于这期冲断系统。由于柴西南冲断系统的前锋构造已扩展至柴达木盆地北缘,并受到阿尔金山和祁连山的阻挡,缺少稳定的台盆区,因而使得柴达木盆地新生界不发育前陆盆地特有的楔状沉积结构。柴西南和柴北缘两期冲断系统的叠加,不仅使得柴达木新生代构造变形在时间和空间上呈现有次序的分布,也使得新生代盆地呈现出开启到封闭的演化格局,从而对新生界油气生成和聚集产生了重要影响。     

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.     

阿尔金山北段阿克塞—当金山口一带新生代山体抬升和剥蚀的裂变径迹证据

阿尔金山北段阿克塞—当金山口一带的裂变径迹测年证据表明,该地区于9～7 Ma以来发生过快速抬升和剥蚀,并且一直持续形成了现今所见的阿尔金山。新生代以来至少经历了三次抬升:早期43.6～24.3Ma、中期19.6～13.6 Ma、晚期9～7 Ma。抬升速率先缓慢、后相对快速,9～7 Ma以来的抬升速率为0.94 mm/a。晚期的构造拾升可能与阿尔金断裂带左行走滑活动有关,而与相邻的柴达木盆地北缘地区的构造抬升并不一致。     

柴达木盆地北缘走滑-冲断构造特征及其油气勘探思路

处于阿尔金左行走滑构造带东缘的柴北缘,过去一致认为是个前陆逆冲带,并对其逆冲构造特征作了大量的研究。通过本次的野外地质勘察和深部地震测线研究,证实柴达木盆地北缘的主要变形样式为走滑-挤压构造,具有挤压推覆特征的同时伴生有走滑构造,并且主要断层系统沿走向滑动的距离远大于沿倾向冲断推覆的距离,从而建立了柴北缘走滑-逆冲构造的地质模型;这对其地震解释有指导作用。从柴达木盆地的构造变形时间序列和演变特征从西向东依次扩展、构造活动从老变新,认为柴北缘的走滑-逆冲构造受阿尔金山大型走滑构造和祁连山剧烈的逆冲挤压构造共同控制。最后研究了柴北缘的走滑-逆冲构造特征对油气勘探的意义,加强勘探评价冷湖—南八仙走滑逆冲构造带的翼部断块圈闭和赛什腾山南缘逆冲推覆体下伏地层。     

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。     

Relationship between the Altyn Tagh strike-slip fault and the Qaidam Basin：New insights from superposed buckle folding in Hongsanhan

ABSTRACT

The relationship between the sinistral strike-slip Altyn Tagh Fault (ATF) and the internal tectonic deformation of the Qaidam Basin remains a controversial issue. Uncovering the relationship between the structures along the southern slope of the ATF is a viable solution to this problem. The ‘snake-like’ Hongsanhan superposed fold is located on the southern slope of the ATF. The Hongsanhan structure is controlled by the superposition of two generations of folds. The first-generation NW–SE-trending f₁ fold, which developed during the Oligocene, constitutes the principal component of the present-day Hongsanhan fold, while the second-generation NE–SW-trending f₂ folds formed during the middle Miocene. The structure of the Hongsanhan superposed fold proves that the large-scale sinistral strike-slip movements along the ATF began during the Oligocene. In addition, a flower structure associated with the ATF continuously extends into the Qaidam Basin.