青藏科考

阿尔金断裂自渐新世以来呈双向走滑模式

文章来源 :
2021-08-16 14:42

作为青藏高原北部边界的阿尔金断裂在印度-欧亚板块碰撞过程中起了重要调节作用,并控制着高原东北部新生代以来的构造活动。因此,认识阿尔金断裂自新生代的走滑活动历史,对理解高原的构造变形过程和机制具有重要意义。但目前关于阿尔金断裂的走滑时限、滑移量、滑移速率以及演化模式等问题仍存有争议。

“高原生长与演化”任务“高原风化剥蚀历史及气候环境效应”专题研究团队利用阿尔金断裂南侧两个反S型弧形构造带的旋转变形,限定阿尔金断裂的走滑时限和幅度等,取得了很好进展。科研人员发现柴北缘逆冲断裂带中翼在32-17 Ma间存在一期显著顺时针旋转变形,在柴西英雄岭背斜带16-11 Ma间存在一期显著逆时针旋转变形,据此提出阿尔金断裂自渐新世以来快速走滑,早期推挤和后期拖曳,导致上述两个时段中区域不同部位发生不同旋转变形的演化模式,但还需其它关键地区的旋转变形加以验证。

近日,科研人员选择靠近阿尔金断裂的关键区域-柴北缘逆冲断裂带北西翼的黑士丘剖面,开展了详细的古地磁旋转变形研究(图1)。研究结果显示,该地区自渐新世以来至少经历了两期次旋转变形,即~27-17 Ma期间显著(~16.0±10.3°)顺时针和~17-10 Ma期间显著(~24.3±14.5°)逆时针旋转变形(图2A)。其中~27-17 Ma期间显著顺时针旋转变形与柴北缘中翼(红柳沟+大红沟剖面)~32-17 Ma期间显著顺时针旋转变形一致,这进一步证实渐新世-中中新世时期柴北缘北西翼和中翼共同经历了显著顺时针旋转变形(图2B-上);在~17-10 Ma期间经历的显著逆时针旋转变形与柴西英雄岭北西翼显著逆时针旋转变形近似,其幅度与柴北缘北西翼-中翼之间的几何学夹角一致,表明其可能由于北西翼相对于中翼发生逆时针旋转变形导致(图2B-下,图2A)。

通过系统分析古地磁的时空旋转关系,结合地貌学、几何形态学、地震剖面平衡恢复以及构造轴线差异等地质证据,进一步夯实了阿尔金断裂走滑和区域变形的关系:1.阿尔金断裂在~32-17 Ma的快速左旋走滑,推挤柴北缘逆冲断裂带北西翼和中翼以锡铁山为旋转点发生了~25-30°的顺时针旋转变形;2.~17-10 Ma期间的快速左旋走滑,挤压、拖曳柴北缘逆冲断裂带和柴西英雄岭背斜带的北西翼发生显著的逆时针旋转变形(图2A,B)。最后,综合集成阿尔金断裂带附近的其他古地磁旋转变形等结果,进一步提出了阿尔金断裂自渐新世以来,以柴北缘为起点,向北东、南西方向双向生长的新演化模式(图2C)。本研究为进一步认识青藏高原东北部乃至整个高原新生代的生长演化模式提供了新的依据。

该成果近期以“Bidirectional growth of the Altyn Tagh Fault since the Early Oligocene”为题,在线发表于国际构造物理杂志《Tectonophysics》。论文第一作者为中科院青藏高原所培养的栗兵帅博士,颜茂都研究员、张伟林副研究员为共同通讯作者。本研究获得“第二次青藏高原综合科学考察研究”专项(2019QZKK0707)、中国科学院战略性先导科技专项“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”(XDA20070201)等项目联合资助。

论文链接:https://authors.elsevier.com/sd/article/S0040-1951(21)00273-0。


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图1 阿尔金断裂、柴北缘和黑石丘地区构造简图(A-B-C)、黑石丘地区横剖面图(D)及剖面位置(红星)


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图2(A)黑石丘、红柳沟(柴北缘中部)和伊吞布拉克剖面(英雄岭北西翼)新生代旋转变形记录;(B)柴北缘地区新生代两阶段旋转演化模式;(C)阿尔金断裂南侧新生代旋转变形记录(粉色箭头-渐新世-中中新世;红色箭头-中中新世以来)及其双向扩展模式图