青藏高原东北缘海原断裂带晚新生代构造变形

海原断裂带是青藏高原东北缘的边界断裂带,其新生代以来丰富的构造变形样式是研究高原向北东方向扩展的天然实验室。采自断裂带上盘南华山的磷灰石裂变径迹热年代学结果、横跨海原断裂带的地震反射剖面分析揭示了海原断裂带晚新生代以来经历了先逆冲、后走滑的两阶段变形过程。海原断裂第一阶段强烈的北东方向逆冲推覆变形始于(12±3)Ma,造成了断裂上盘山体的快速隆升与断裂下盘的挠曲变形,同时,破坏了高原东北缘新生代巨型沉积盆地。海原断裂这种挤压变形代表了青藏高原在约12Ma扩展至现今高原东北部,使其成为高原东北缘的最新组成部分。约5.4Ma,海原断裂第二阶段变形以不断增加的左旋走滑分量为特征,沿断裂带所产生的左旋走滑位移被其尾端的六盘山、马东山以东西向的地壳缩短调节吸收。海原断裂上新世左旋走滑运动,可能主要是青藏高原东北缘北东向挤压变形作用后期高原东北部物质沿其主要边界断裂向东有限挤出的结果。     

西秦岭北缘构造带的新生代构造活动——兼论对青藏高原东北缘形成过程的指示意义

西秦岭北缘构造带是青藏高原东北部一条重要的北西西向构造带,它由一组近于平行的断裂组成,中部发育活动的左旋走滑断裂,两侧发育向外扩展的多条逆冲断裂,剖面上呈向北偏心的花状构造。自古近纪中晚期以来西秦岭北缘构造带成为青藏高原早期的北东边界,其新生代构造活动控制了两侧的新生代盆地沉积演化和构造变形。在构造带南侧滩歌盆地自古近纪中晚期堆积了一套厚度较大的砾岩和砂岩地层,但未见新近纪地层;沿西秦岭北缘构造带中部在中新世形成具有剪切拉张性质的武山—漳县盆地,沉积了厚度超过千米的砾岩、砂岩和泥岩序列;在构造带北侧陇西盆地从古近纪中晚期至中新世晚期一直处于前陆盆地发育阶段,沉积了连续的新生代地层序列。在中新世晚期以后,整个构造带遭受挤压变形,逆冲活动强烈,中部的武山—漳县盆地和北侧的陇西盆地相继消亡,新生代地层发生强烈构造变形,位于构造带南侧的滩歌盆地也同时发生轻微缩短变形。第四纪晚期以来西秦岭北缘构造带断裂活动主要表现为左旋走滑运动方式,而逆冲断裂活动则迁移到了北东方向的海原断裂和香山—天景山断裂(又称中卫—同心断裂)等构造带之上,实现了大区域范围内的应变分配。     

西秦岭中—新生代红层的构造层划分及其构造意义

西秦岭及其邻区中—新生代红层地层包括白垩系、古近系和新近系。这些红层地层的沉积组合、构造变形、空间分布及相互关系等是西秦岭中—新生代陆内地质过程的客观记录,对其系统研究是重建西秦岭及其邻区中—新生代构造演化过程之基础。依据这些红层地层之间的角度不整合、沉积序列与沉积环境、空间分布型式和构造线方向及构造样式,西秦岭及邻区中—新生代红层地层可分为早白垩世、晚白垩世、古近纪—新近纪三个构造层。三个构造层对应于西秦岭中—新生代陆内构造演化的三个不同阶段,即早白垩世北东向盆—山构造、晚白垩世区域左旋走滑拉分构造和渐新世—上新世区域伸展泛盆地阶段。结合印支期多块体拼贴形成的中国大陆中—新生代陆内构造格局与岩石圈动力学过程分析,认为西秦岭早白垩世北东向盆山构造格局是中生代以来西太平洋板块向西俯冲导致的东亚区域性伸展构造的组成部分;晚白垩世走滑拉分盆地则是白垩纪拉萨地块与羌塘—昌都地块汇聚碰撞背景下中国西北大陆区域性左旋走滑作用的结果;而渐新世—上新世的泛盆地阶段则指示了印度板块与欧亚板块碰撞的远程构造—地貌响应之前经历了漫长区域伸展均衡坳陷和侵蚀夷平期,这说明上新世,西秦岭尚未成为现今青藏高原的组成部分,也就是说新生代以来印度板块与欧亚板块碰撞汇聚的构造响应起始于上新世末期。     

西秦岭北缘漳县韩家沟砾岩对青藏高原东北缘地壳隆升的约束

对西秦岭北缘漳县地区上新统韩家沟砾岩的地貌特征、高程分布、沉积特征、构造变形等研究表明：1）该套砾岩分布受西秦岭北缘断层系F₂逆冲断层控制,主要由巨砾-中砾砾岩组成,有近源快速磨拉石沉积的特征,代表了上新世以来西秦岭地块沿北缘断层向北逆冲挤出形成的再生前陆磨拉石盆地,指示了西秦岭地块上新世以来的一次强烈的构造隆升。2）这套砾岩出露高程及宏观地貌特征指示了其形成之后又与西秦岭地块一起经历了侵蚀夷平,形成了现今海拔2 600 m 左右统一的夷平面。该夷平面的整体隆升和解体、韩家沟砾岩雅丹地貌形成和发育六级侵蚀阶地或基座阶地的漳河水系形成才真正标志着西秦岭及北缘区域的整体隆升。现今海拔1 800 m 漳河河床与2 600 m 山顶夷平面之间的高差反映了西秦岭及其北缘第四纪以来至少相对隆升了800 m。3）西秦岭北缘漳县韩家沟砾岩下伏的渐新统-中新统红层盆地沉积序列具有伸展断陷盆地充填特征,指示了这个时期西秦岭北缘处于拉张伸展构造状态,也就是说以构造挤压缩短为动力学背景下的青藏高原隆升和构造变形在渐新世-中新世时期尚未扩展至西秦岭北缘区域。尽管该断陷盆地最上部河流相-洪泛相粗碎屑沉积增多和之后地层掀斜及褶皱缩短有可能反映了中新世末或上新世初西秦岭北缘由伸展到挤压的构造转换和构造隆升,但这并不是西秦岭及北缘区域的一次强烈隆升。综上所述,我们认为西秦岭北缘上新统韩家沟砾岩出现标志着西秦岭地块向北强烈逆冲和构造隆升,但西秦岭的这次强烈隆升仅持续到上新统韩家沟砾岩沉积结束,之后西秦岭地块和北部的再生前陆磨拉石盆地一起经历了整体隆升和侵蚀夷平,形成了上新世末或第四纪初的统一夷平面。该山顶夷平面是西秦岭及其北缘区域最后整体强烈隆升的起点。韩家沟砾岩雅丹地貌形成、发育六级侵蚀阶地或基座阶地的漳河水系形成真正指示了西秦岭及北缘区域的整体隆升过程。如果西秦岭及其北缘新生代以来隆升过程在青藏高原东北缘具有代表性,那么就说明青藏高原东北缘真正隆升成为现今青藏高原系统组成部分只是上新世末期或第四纪以来地质事件。     

青藏高原东北缘何时卷入现今青藏高原构造系统?——来自西秦岭北缘漳县盆地新生代沉积记录的约束

新生代以来印度-欧亚板块持续碰撞汇聚形成号称世界第三极的青藏高原。青藏高原的扩展生长和构造变形系统形成的动力学过程是地球科学研究的重大科学问题。青藏高原东北缘新生代以来构造演化过程及其与印度-欧亚板块碰撞汇聚的动力学耦合关系研究对于揭示青藏高原扩展生长过程具有重要地质意义。尽管前人已经开展了大量研究探索,提出各种构造-隆升模型,但青藏高原东北缘何时卷入印度-欧亚碰撞汇聚的青藏高原构造系统尚未达成共识。作为青藏高原东北缘组成部分的西秦岭北缘构造带漳县地区不仅新生代地层记录齐全,而且断裂构造发育,构造变形现象丰富,是研究青藏高原东北缘新生代构造演化及印度-欧亚碰撞汇聚远程构造响应的良好区域。通过对西秦岭北缘构造带漳县地区新生代沉积盆地地层构造格架、沉积地层序列和沉积旋回等详细野外观测研究,结合区域断裂带几何学-运动学及变形历史分析,取得如下认识:(1)西秦岭北缘漳县地区新生代沉积地层主要由为不整合分隔的两套构造性质完全不同的构造地层单元组成,即渐新世—中新世伸展断陷盆地沉积和上新世再生前陆磨拉石盆地沉积;(2)渐新世—中新世时期的地壳伸展拉张构造环境与印度-欧亚碰撞汇聚的挤压环境相悖,指示了西秦岭北缘在渐新世—中新世尚未卷入现今的印度-欧亚碰撞汇聚构造系统;(3)上新世磨拉石盆地的发育标志着西秦岭北缘构造带从伸展到挤压的构造体制转换,可能指示了印度-欧亚碰撞汇聚的挤压构造作用这时才波及西秦岭北缘;(4)上新世粗砾岩、西秦岭造山带地层和中生代沉积地层共同经历了抬升剥蚀作用,形成了西秦岭北缘广泛发育的夷平面。第四纪以来夷平面的抬升和解体、现代河流侵蚀系统和多级河流阶地的出现,指示了青藏高原东北缘整体的不均匀大规模抬升而进入现今青藏高原构造系统。     

西秦岭晚新生代构造变形的几何图像、运动学特征及其动力机制

西秦岭位于东西向展布的秦岭-大别-苏鲁中央造山带与南北向展布的贺兰山-龙门山-川滇地震带构成的巨型"十字"构造区的交汇点,是中国大陆中部"西秦岭-松潘构造结"的重要组成部分.西秦岭晚新生代的构造变形与青藏高原的侧向扩展过程密切相关.该区构造变形的几何图像、运动特征及其深部动力学机制对于揭示青藏高原东北部的动力过程及强震...     

西秦岭晚中生代-新生代构造层划分及其构造演化过程

从西秦岭晚中生代-新生代红层沉积的岩石组合、空间分布和构造变形特征分析,西秦岭晚中生代-新生代红层沉积可以分为三个构造层,分别对应于三个构造演化阶段.1)晚侏罗世-早白垩世构造层:该构造层以深紫红色、灰色砾岩、砂岩为主,并含有特征性的黑色页岩和煤层为特征;构造变形以北东东向褶皱和断裂构造变形为特征,反映了早白垩世末期(燕山运动)的构造变形动力学为北西-南东向地壳挤压收缩,可能与扬子板块与华北板块陆内斜向汇聚有关.2)晚白垩世一古近纪构造层:该构造层以砖红色、紫红色砾岩、砂岩、页岩为主,间夹有灰色、灰黄色、灰绿色泥岩和页岩层.具有不连续面状分布的特征,指示了其沉积时地壳的广泛拉伸的构造背景;古近纪末期的构造变形以与现今北西向构造线一致的宽缓褶皱和断裂构造变形为特征,可能指示了新生代初印度板块和亚洲板块碰撞的构造动力作用第一次远程构造响应.3)新近纪构造层:该构造层以近水平的产状、典型的细碎屑沉积为主要特征,特别是红粘层、淡水碳酸盐层的存在以及含有的三趾马化石特征,空间上与主夷平面的密切联系指示了新近纪早期经历一个夷平剥蚀期,这一阶段地壳构造稳定,变形以块断作用为主.西秦岭在经历了上述三个阶段构造演化过程后,开始进入了第四纪以来以块体变形和快速隆升的构造阶段,这与印度板块与亚洲板块的持续汇聚导致的周缘山系的崛起和变形相一致.     

青藏高原东北缘牛首山-罗山断裂带新生代构造变形与演化

牛首山-罗山断裂带分隔了青藏高原东北缘和鄂尔多斯地块两大构造单元,是青藏高原东北缘最外缘的一条断裂带。通过断裂带内详细的构造变形测量,结合区域构造分析与筛分,获得新生代4期构造应力场。通过年代学的初步研究,提出牛首山-罗山断裂带新生代构造演化序列,即：始新世末-渐新世近N S向挤压逆冲变形、中新世晚期-上新世NWSE向挤压与左行走滑活动、上新世末-中更新世NNESSW向挤压与右行走滑活动、晚更新世以来近E W向挤压与伸展构造。其中强烈的构造变形起始于中新世晚期,表明青藏高原东北缘的边界扩展在中新世晚期已经到达该断裂带。研究结果表明,牛首山-罗山断裂带在不同阶段的构造演化过程与印度欧亚大陆碰撞及青藏高原隆升过程密切相关,同时记录了青藏高原东北缘向外侧扩展和鄂尔多斯地块新生代构造转换的构造过程。     

西秦岭新生代夷平面发育特征和年代及其意义

青藏高原多圈层相互作用研究一直是国际地学界研究的热点和难点,而高原各主要块体精确的内外耦合作用记录成为取得突破的关键.西秦岭地处高原东北向生长的关键节点部位,夷平面保留完好,具典型性,是研究区域内外力耦合作用的良好载体.在野外考察的基础上,通过地貌因子提取法和目视解译法,对该区进行定量解译分析发现,山顶面与主夷平面分别...     

四川盆地西北部新生代构造变形模式讨论——对认识青藏高原东北缘新生代变形机制的意义

综合造山带内的构造热年代学及盆地内部进行的磷灰石裂变径迹研究,提出了四川盆地西北部的三个背斜（潼梓关背斜、九龙山背斜和南阳坝背斜）主要是新生代构造变形的产物。野外观察发现汉中盆地是一个第四纪的拉分盆地,其主控断层具左行走滑性质。新生代青藏高原东缘大型地块向东挤出,遭遇强硬的四川克拉通阻挡之后,沿着龙门山形成了一个右行的走滑挤压带,并且影响到邻近的四川盆地,形成北东向背斜。这期构造变形往北延伸进入米仓山,形成具有逆冲性质的北东向断层。四川盆地北面也存在向东的挤出作用,这和汉中盆地主控断层的左行走滑性质是匹配的。四川盆地北面的地块挤出影响了米仓山前缘的四川盆地,由于龙门山和米仓山构造变形的叠加,使得最东面的南阳坝背斜相对于其它两个背斜在褶皱轴上发生了偏转。     

四川攀西地区晚新生代构造变形历史与隆升过程初步研究

基于TM遥感图像解译和野外调研，分析了攀西地区大渡河、安宁河深切河谷地貌特征和断裂带构造变形特征，建立了安宁河断裂带晚新生代5阶段变形历史。研究表明，中新世晚期—上新世早期，安宁河断裂以挤压走滑活动为主；上新世晚期至早更新世时期，断裂以斜张走滑活动为主，活动强度较弱；早中更新世之间发生的元谋运动使昔格达组湖相地层褶皱变形；中晚更新世时期发生断陷作用，形成安宁河两堑夹—垒的构造格局；晚更新世—全新世时期又以左旋走滑活动为主。综合安宁河、大渡河河谷地貌和晚新生代地层记录和变形特征，提出了攀西高原晚新生代4阶段隆升模式：中新世早中期(12Ma之前)以缓慢隆升与区域夷平化作用为主，中新世晚期—上新世早期(12～3．4Ma)是高原快速隆升与河流强烈下切的时期，上新世晚期—早更新世(3．4～1.1Ma)为昔格达湖盆发育时期，中晚更新世—全新世(1．1Ma以来)是高原快速隆升与河谷阶地发育时期。最后指出，至上新世晚期(3．4Ma以前)，攀西高原海拔高度可能超过了3000m。     

青藏高原新生代隆升研究现状

新生代青藏高原的隆升过程倍受世界关注。国内外学者从不同角度围绕青藏高原成为统一整体(印度-欧亚碰撞)的时限、隆升阶段性和空间差异性、青藏高原作为高海拔高原形成的时间、青藏高原隆升的动力机制等重大事件进行了深入的研究。对印度板块-欧亚板块的碰撞时间存在70Ma、65Ma、55Ma、50Ma、45Ma和40～34Ma等多种观点。印度板块与欧亚板块碰撞不是在某个时间点完成的,其碰撞持续时间约10～15Ma。碰撞方式存在由西向东迁移、由东向西迁移等多种观点。青藏高原的隆升过程具有强烈的时空差异性。青藏高原新生代隆升阶段存在多种划分方案,流行的有3阶段、4阶段和5阶段强隆升过程。青藏高原作为高海拔高原形成的时间可归纳为约3.6Ma以来、13～8Ma、26～20Ma、40～35Ma和55～45Ma 5类观点。青藏高原的形成机制模型存在较大分歧,流行的模式可分为碰撞、俯冲、挤出和拆沉-板片断离4类。青藏高原多阶段隆升及构造-岩浆演化造就了高原复杂多样的大陆成矿作用。高原隆升与环境和气候演变具耦合关系。     

西昆仑山前晚新生代构造活动与青藏高原西北缘的隆升

西昆仑山前晚新生代地貌与沉积特征记录了西昆仑山及青藏高原西北缘的隆升过程。利用沉积学、地貌学、古地磁研究结果,对西昆仑晚新生代构造活动进行了探讨。约25Ma,西昆仑山前沉积面貌发生显著变化,反映西昆仑山整体开始隆升;约5Ma时,西昆仑山前磨拉石发育,表明西昆仑山开始快速隆升。古地磁结果表明:始新世—中新世西昆仑有显著的旋转运动,而第四纪以来水平挤压造成的垂直运动为主,没有明显的旋转运动。河流阶地发育显示,西昆仑地区约在1.2Ma时河流下切开始形成阶地,第四纪中晚期以来西昆仑地区构造抬升幅度与频率加快,全新世中期(约5kaB.P.)有一次快速隆升过程。     

西秦岭上白垩统红层空间分布及其对青藏高原东北缘隆升的地质约束

通过对西秦岭上白垩统红层地层基本沉积特征的研究和空间高程分布的定量化分析,讨论了西秦岭晚白垩世时期可能的构造地貌状态及西秦岭新生代以来地壳隆升的空间变化规律。取得如下认识：①根据西秦岭上白垩统底部洪积-冲积砾岩层之上普遍存在一套厚度不等的具有风成砂岩特征的红色中细粒砂岩和上部出现以泥岩、泥质粉砂岩为主的湖相沉积,结合现今多分布在不同水系分水岭之上,以及西秦岭中部宕昌-岷县-临潭断裂带两侧上白垩统红层地层顶面高程和底部角度不整合面高程没有显著差异分析,认为西秦岭无论在晚白垩之前经历了何种构造过程,晚白垩世具有整体稳定的泛沙漠-湖盆的古构造地貌状态,且断裂带不具备控制上白垩统沉积的构造边界性质;②现今离散型分布在西秦岭的上白垩统沉积地层反映的原型盆地不是孤立的、受区域断裂控制的山间盆地,而是统一的泛沙漠-内陆湖盆,现今的离散型分布是新生代以来地壳不均匀隆升和侵蚀的结果;③西秦岭上白垩统底部的角度不整合面产状,虽然由于后期构造变动呈非完全水平状态,但总体产状平缓。从大区域尺度分析,可以近似看做原始近水平的古地貌面。通过对该角度不整合面高程信息提取和模拟分析,结果表明,其高程分布具有从南西到北东、从北西到南东逐渐降低,穿越区域断裂带没有显著梯度变化,指示了西秦岭新生代以来的隆升具有整体性和隆升幅度呈连续梯度变化的特征。这可能指示了西秦岭新生代以来的地壳隆升机制主要不是上地壳挤压逆冲缩短,而是在印度板块-欧亚板块碰撞汇聚的动力学背景下,下地壳或上地幔自西南向北东连续流变逐渐增厚,造成了青藏高原东北缘呈向北东突出的弧形扩展隆升。     

青藏高原西北缘晚新生代构造变形研究

晚新生代,印亚碰撞的远程效应使青藏高原周缘发生了强烈的构造变形和隆升作用,然而不同学者对高原强烈构造变形和隆升时代的认识却大相径庭。本文通过对青藏高原西北缘晚新生代褶皱冲断带的构造变形、沉积作用、岩浆活动与地貌响应等的综合研究,依据古新统至中新统地层的连续沉积和产状的协调一致,提出青藏高原西北缘在古新世—中新世末并未发生区域性强烈的构造变形,并基于褶皱、生长地层、楔顶沉积和冲断带中局部不整合等标定青藏高原西北缘强烈构造变形的时代为上新世—早更新世,其中最强烈的构造变形发生于西域砾岩沉积结束阶段,即约1.1～0.7Ma的昆黄运动最终使中更新世以前地层全面褶皱-抬升,形成区域性的乌苏群与西域砾岩之间的角度不整合,这为青藏高原西北缘晚新生代的构造变形提供了关键的构造地质学证据;同时,根据磷灰石裂变径迹的研究成果提出青藏高原西北缘的主要隆升可能是在上新世—早更新世通过高原边缘的边界断层系以后展式逆冲扩展作用抬升形成的,并就裂变径迹热历史模拟的剥蚀厚度提出西域砾岩很可能主要来自高原边缘地形变化最剧烈的陡坡带,支持西域砾岩属构造成因的认识。     

青藏高原东北缘共和-茶卡盆地晚新生代构造变形与地貌演化

青藏高原东北缘作为现今高原向北东方向最新扩展生长的前缘部分,包括了南部高海拔、低起伏的东昆仑高原以及北部盆山相间的祁连山高原及其邻近地区。有关该区晚新生代构造变形及地貌演化研究,有助于揭示青藏高原生长过程的动力学机制。文章选择青藏高原东北缘共和羊曲、茶卡大水桥等新近纪沉积剖面,通过总结磁性地层学、沉积学资料,综合厘定了共和-茶卡盆地及邻区约20 Ma以来的盆地消亡及地貌演化过程;在现有盆地沉积、构造热年代学以及夷平面变形等研究结果基础上,获得青海南山和共和南山及其前陆的构造缩短量分别为0.8~2.2 km和5.1~6.9 km;并以约6~10 Ma和约7~10 Ma的生成地层记录的变形时间为约束,得到晚中新世以来的缩短速率分为0.1~0.2 mm/a和0.8~1.0 mm/a,这与断裂陡坎揭示的断裂逆冲速率及现今GPS观测相符合,表明10 Ma以来构造变形速率的相对稳定性和连续性;共和-茶卡盆地及祁连山南缘广泛发育低起伏地貌面,后期被不断抬升至现今高度塑造高原地貌形态。上述认识为理解晚新生代以来青藏高原东北缘的形成过程提供了基础资料。

     

青藏高原东北缘海原断裂带新生代构造演化

海原断裂带作为青藏高原东北缘构造变形最显著断裂带之一,记录了青藏高原向北东扩展的构造信息。在详细的构造测量基础上,初步提出海原断裂带新生代以来的古构造应力场序列,反演了其新生代构造演化历史。详细构造解析表明,海原断裂带新生代以来主要经历了5个构造演化历史阶段,即始新世-中新世NWSE向构造伸展与沉积盆地发育、中新世晚期-上新世NNESSW向构造挤压与海原断裂带右行走滑活动、上新世末-早更新世NESW向构造挤压与强烈褶皱逆冲活动、晚更新世晚期以来ENEWSW向构造伸展与断陷盆地发育、全新世以来NESW向构造挤压作用与断裂带强烈左行走滑活动。变形分析表明海原断裂带现今地貌格局主要缘于上新世末-早更新世NESW向强烈逆冲活动,后期ENEWSW向构造挤压作用导致断裂走滑活动,并改造了局部地貌,主要表现为沿断裂带发育一系列第四纪小型拉分盆地。该带新生代构造演化研究,为探讨青藏高原东北缘新构造演化提供了具体构造证据。     

青藏高原东缘甘孜地区新生代隆升过程之磷灰石裂变径迹证据

通过青藏高原东缘甘孜地区7件砂岩磷灰石样品裂变径迹分析,取得了测试样品的表观年龄,运用模拟退火法对所有样品进行了热史模拟,获得了样品的热演化史;分析出甘孜地区在新生代古近纪以来经历了相似的构造演化过程,强构造隆升阶段分别发生在古近纪46~30 Ma间和新近记9 Ma以来,平均抬升速率和平均抬升量分别为1261 m/Ma、2634 m和388 m/Ma、1043 m;甘孜地区构造隆升具有不平衡性、阶段性、地区性差异,冷却速率、抬升速率和抬升幅度也存在偏差。