帕米尔构造结及邻区的晚新生代构造与现今变形

陈 杰 李 涛 李文巧 袁兆德

(中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室，北京 100029)

帕米尔构造结及邻区的晚新生代构造与现今变形

陈 杰 李 涛 李文巧 袁兆德

(中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室，北京 100029)

帕米尔构造结是中国大陆受板块动力作用和地震活动最强烈的地区之一。晚新生代帕米尔构造结北部向北楔入推移了约300km，但对这一变形过程至今未能很好的限定。帕米尔构造结的晚新生代构造变形在空间上是不对称的。帕米尔西缘表现为NW向的径向逆冲，伴随着塔吉克盆地东部块体绕垂直轴的逆时针旋转。在帕米尔东部，构造变形的方式、空间分布和机制是随时间变化的。在渐新世末至约11Ma，帕米尔东部以喀什-叶城转换带(KYTS)的右旋走滑作用为主，同时帕米尔前缘沿主帕米尔逆断层(MPT)发生强烈缩短作用，塔里木向南俯冲，帕米尔中、下地壳相对于上地壳向北俯冲并加厚、熔融。弧形弯曲或径向逆冲作用以及中、下地壳的加厚、弱化致使公格尔山拉张系北部于7～8Ma开始EW向拉张作用，并向南扩展。至3～5Ma，构造格局发生了巨变，喀喇昆仑右旋走滑断裂北段停止活动;KYTS右旋走滑由早期的11～15mm/a明显减小至1.7～5.3mm/a;帕米尔构造结与塔里木块体间的相对运动明显减弱，两者可能已拼接在一起作为一个整体以(21±1)mm/a的速率向北推挤，变形前锋向北迁移至克孜勒苏河一线。帕米尔构造结及邻区晚第四纪及现今的活动变形主要集中在公格尔拉张系、帕米尔前缘褶皱-逆断层带(PFT)与南天山南缘的阿图什-喀什褶皱带上。

帕米尔构造结 晚新生代构造 拉张作用 径向逆冲 弧形弯曲

0 引言

帕米尔构造结是印度板块向欧亚大陆碰撞的两个突出支点之一，是中国大陆受板块动力作用和地震活动最强烈的地区之一，也是揭示青藏高原形成与演化历史的关键地区之一。该构造结晚新生代的大规模构造变形以构造结前缘地壳缩短和走滑、构造结内部拉张为特征，形成一系列向北凸出的弧形活动构造带，包括喀拉昆仑右旋走滑断层、公格尔拉张正断层系、喀什-叶城转换带、主帕米尔逆断层(MPT)和帕米尔前缘褶皱-逆断层带(PFT)等(图1，2，3)。正是这些构造带的强烈活动，形成了一系列高达4500～7 700m的弧形山系(如公格尔峰和慕士塔格峰)，在构造结内部形成木吉-塔什库尔干拉张盆地，在构造结前缘形成了强烈沉陷的、新生代沉积厚逾万米的盆地，如东侧的喀什-叶城盆地和西侧的塔吉克盆地。同时，这些活动构造带控制着7级以上强震的发生。帕米尔构造结北侧的天山褶皱带也在同一时期遭受了强烈挤压而崛起并向南逆冲，形成了大陆内部典型的再生造山带。

晚新生代帕米尔构造结北部向北楔入推移了约300km，并伴有达数十度的块体旋转(Burtman et al.，1993;Thomas，1994)，但对这一变形过程及方式至今未能很好的限定。近年来，国内外学者对此开展了不同程度的研究(Hamburger et al.，1992;Burtman et al.，1993;Fan et al.，1994;Strecker et al.，1995;Pavlis et al.，1997;Arrowsmith et al.，1999;Coutand et al.，2002;Ding et al.，2004;Robinson et al.，2004，2007;张家声等，2005;Negredo et al.，2007;Yang et al.，2008;Robinson et al.，2009a，b;陈汉林等，2010;Cowgill，2010;Fu et al.，2010;Robinson et al.，2010;Zubovich et al.，2010)，这些研究为认识帕米尔晚新生代的构造变形和发展演化提供了宝贵的基础资料。自2005年以来，通过国际合作我们在该地区开展了一系列研究工作，获得了许多更详细、更有价值的资料。本文试图在上述研究和前人工作的基础上，重点讨论中国境内帕米尔的晚新生代构造及现今变形。

1 中亚主要构造单元及帕米尔构造结相对于塔里木和塔吉克盆地向北的楔入(据Sobel et al.，2011修改)g.1 Major tectonic elements in Central Asia showing indentation of Pamir with respect to Tarim and Tadjik Basins.

1 帕米尔构造结的晚新生代构造变形

喜马拉雅-青藏造山带西构造结即帕米尔构造结，是印度板块向中亚大陆内部楔入最深的一个触角。西部与可能以三叠系或侏罗系(?)为基底(Tapponnier et al.，1981;Burtman et al.，1993;Brookfield et al.，2001)的塔吉克盆地相连，东部与以前寒武系为基底的塔里木盆地相连。帕米尔构造结以北的阿莱谷地，是残存的曾联接塔里木盆地和塔吉克盆地的沉积盆地。塔里木—阿莱—塔吉克盆地以北为新近纪复活形成的天山山脉，由一系列古生代增生造山带组成(Windley et al.，1990;Sobel et al.，2006)。

图2 帕米尔构造结东部及邻区ETM卫星影像及现今GPS速度场(相对于欧亚大陆)Fig.2 LandSat ETM image showing major tectonic elements，GPS velocities(relative to Eurasia，after Yang et al.，2008 and Zubovich et al.，2010)，and seismicity in the eastern Pamirs.

图3 帕米尔东部沿塔什库尔干-叶尔羌河的地形与构造热年代学数据(据Sobel et al.，2011改编)Fig.3 Relief along the incised Tashkurgan-Yarkand River and thermochronology data(modified after Sobel et al.，2011).

根据Burtman等(1993)的研究，南帕米尔相对于阿莱谷地向北的推挤量约为600km，其中约300km由帕米尔内部的变形所吸收，另外约300km被新生代以来北部欧亚大陆沿主帕米尔逆断层(MPT)及相关断层向南的深俯冲吸收和调节。以下资料也支持这一认识(Burtman et al.，1993;Fan et al.，1994;Burtman，2000;Cowgill et al.，2003;Schwab et al.，2004;Cowgill，2010):1)南倾的、深达约250km的地震带在地表的投影即为主帕米尔逆断层带(MPT)和阿莱谷地(图1);2)塔吉克盆地南部和帕米尔北部白垩纪与古近纪地层同一沉积相带边界被左旋断错约300km;3)帕米尔内部的古生代缝合线相对于西侧的阿富汗块体和东侧的青藏块体向北偏转了约300km。

帕米尔构造结周缘被正向逆冲和斜冲-走滑断层所围限(图1，2)。西缘(70.5°E以西)以左旋走滑-斜冲的Darvaz-Karakul断裂带(Strecker et al.，1995)与塔吉克盆地为界。北缘(71°～75°E)为近EW走向、向北逆冲的主帕米尔逆断层带(Main Pamir thrust，MPT)(Burtman et al.，1993;Strecker et al.，1995;Arrowsmith et al.，1999;Coutand et al.，2002)和帕米尔前缘褶皱-逆断层带(Pamir front thrust，PFT)。东部为右旋走滑的喀拉昆仑断裂、喀什-叶城转换带(Cowgill，2010)以及介于其间的喀拉喀什断层;在77°～80°E为沿西昆仑山北缘展布、近EW走向、向北逆冲的叶城-和田褶皱-逆断层带(Yin et al.，2002;Cowgill，2010)。

1.1 帕米尔构造结内部的拉张活动

除了拉张作用外，帕米尔内部的活动变形是非常有限的。帕米尔内部沿着包括Akbaytal-Tanymas断层带(即北、中帕米尔间的缝合带)和Rushan-Pshart断层带(即中、南帕米尔间的缝合带)在内的逆断层，缩短了 340km(Burtman et al.，1993;Waldhör et al.，2001)。然而这一缩短作用的时代并未很好的限定，其主要的缩短量可能发生在前新生代(Robinson et al.，2007)。此外，在帕米尔东南部由于喀喇昆仑断裂的右旋走滑，一系列NW走向断层(例如Aksu-Murgab断层等，图 1，2)也有活动，但其滑动速率均 ＜1mm/a(Strecker et al.，1995)。

帕米尔内部的活动变形分别以东部250km长的公格尔山拉张系(Arnaud et al.，1993;Brunel et al.，1994;Robinson et al.，2004，2007)和西部卡拉库尔地堑的 EW 向拉张作用为主(图1，2)(Strecker et al.，1995;Blisniuk et al.，1996;Amidon et al.，2010)。走向近 SN 的卡拉库尔地堑东西拉张量 ＜3km，拉张速率约为 0.5 ～1mm/a(Strecker et al.，1995;Amidon et al.，2010)。公格尔山拉张系总体走向 NW-SE，倾向 W，倾角 20°～45°(Brunel et al.，1994;Robinson et al.，2004;2007)。断层下盘的片岩和片麻岩构成了最高峰公格尔山和慕士塔格山。公格尔拉张系上盘，在北部由古生代片岩、微变质硬砂岩和三叠系花岗岩侵入体构成，在慕士塔格山以南则被始新世和中新世花岗岩所侵入(罗照华等，2003;Robinson et al.，2004;2007)。

公格尔拉张系中北段、卡拉吉勒正断层、盖孜断层和库科断裂以及南侧的辛迪断层形成了一高变质片麻岩和花岗岩岩体的边界(图2，3)。Robinson等(2007)认为这些断层是东帕米尔剪切带(Eastern Pamir shear zone)的组成部分，该剪切带与渐新世—中新世帕米尔地壳的俯冲和加厚有关，原先为15km深处脆-韧性转换带附近的近水平滑脱面，沿该滑脱面NE帕米尔中、下地壳相对于上地壳向北运动并加厚，但上地壳缩短变形是有限的。在EW向穹窿作用中被抬升形成高峰，导致慕士塔格山地体中新世早、中期的剥蚀作用。公格尔山拉张系的最新拉张作用使得该剪切带剥露至地表，沿盖孜河可见在下盘出露并旋转至近直立状的该剪切带。

1.1.1 库科正断层

库科正断层发育在库科西鲁克乡附近(图3)，走向近SN，产状近直立，具有明显的倾滑量，由2条断层组成。沿塔什库尔干河的构造热年代研究表明(图3b)黑云母40Ar/39Ar年龄在断层西盘(塔什库尔干河上游)为(8.3 ±0.5)Ma，在 2 条断层间为(12.3 ±0.1)Ma，断层东盘(塔什库尔干河下游)为(182.9±0.4)Ma;锆石U-Th/He年龄在断层东、西两盘均为约6Ma。这说明该断层为西盘升东盘降的正断层，活动时间界于＞12Ma与约6Ma之间(Sobel et al.，2011)。塔什库尔干河近直线状横切该断层，这表明该断层自该河流穿断层以来未发生任何走滑运动。该断层与慕士塔格正断层构成了慕士塔格片麻岩穹窿的东、西边界。库科断层向南可能汇入近EW向的辛迪正断层，向北可能与盖孜断层相接(图2，3)。

1.1.2 公格尔山拉张系

西倾的公格尔拉张系北部开始活动的时间为6～8Ma(Robinson et al.，2004)，南部开始活动时间为6.2 或6.5Ma(Robinson et al.，2007)。黑云母40Ar/39Ar数据表明(图3b)，公格尔拉张系与库科断层间的塔什库尔干河上游在6～8Ma发生了广泛的区域隆升即穹窿作用(Robinson et al.，2007;Sobel et al.，2011)。

由于公格尔山拉张系的活动，在断层上盘自北向南发育了5个断陷盆地(图2)，分别为木吉盆地(MB)、布伦口盆地(BB)、苏巴什盆地(SBS)、塔合曼盆地(TB)和塔什库尔干盆地(TSB)。公格尔山拉张系的东西拉张量总体上北大南小，在最北端的木吉盆地约为30km，在公格尔山附近约为35km，在慕士塔格山约为20km，在塔什库尔干盆地＜3km(Robinson et al.，2007)。根据断层几何学特征、现今地形和岩性特征，公格尔山拉张系可分为5段:1)木吉断层;2)昆盖山南麓正断层北段;3)昆盖山南麓正断层南段;4)公格尔山段;5)慕士塔格山段。

木吉断层位于公格尔山拉张系的最北端，沿昆盖山南麓山前展布(图2)，长逾80km，走向NWW，近直立，以右旋走滑为主，兼具逆冲或正断作用，断错了一系列的冲沟阶地或冰碛地貌，是一全新世活动断层。断层下盘主要为古生代混杂沉积变质岩，断层东部下盘白云母40Ar/39Ar年龄为(98.0 ±0.9)Ma(Robinson et al.，2004)。

木吉断层以东和盖孜河以西的昆盖山海拔高度在6 000m左右。木吉断层在其东端与昆盖山南麓断层近直角相交。昆盖山南麓正断层北段倾角相对较缓(约20°)，断层下盘为古生代低变质沉积岩、泥盆系杂砂岩，其黑云母、白云母40Ar/39Ar年龄为白垩纪，钾长石MDD年龄表明该断层下盘7～8Ma以来自地下10km深处发生了快速而稳态的冷却，其剥蚀速率约为1.3～1.4mm/a(Robinson et al.，2004)。该断层在齐姆干一带断错了一系列的冲沟或冰碛地貌面，形成宽约1km的地堑，是一全新世活动断层。

昆盖山南麓断层南段与北段以卡拉吉勒正断层为界(图2)，卡拉吉勒正断层西北为古生代低变质沉积岩，东南为古生代高变质铁镁质片岩。昆盖山南麓正断层南段倾角较北段更陡(30°～45°，Robinson et al.，2004)。在盖孜河北岸断错了一系列的冲沟或冰碛地貌面，是一全新世活动断层。在主断层上盘发育数条近平行展布的次级断层。

盖孜河以南，公格尔山拉张系下盘地形剧增，表现为公格尔山和慕士塔格山两座高峰(两者具有相似的地质和地形)。此段断层环绕两高峰展布，总体倾向西，倾角30°～45°(Robinson et al.，2004;2007)。断层下盘主要由古生代高变质长英质片麻岩和三叠系花岗岩组成，在公格尔山形成一穹窿。1.5 ～2.5Ma 的白云母、黑云母40Ar/39Ar年龄(Robinson et al.，2004;Robinson et al.，2010)表明了此段的快速和最新剥露作用。Arnaud等(1993)根据公格尔山穹窿北部白云母、黑云母40Ar/39Ar年龄和钾长石MDD年龄曾认为在1.5～2.0Ma以来的剥蚀速率是之前的2倍。然而，Robinson等(2010)基于热对流和断层几何特征的模拟计算表明此段自约7Ma以来的剥蚀速率为4mm/a，达到稳态;断层倾滑速率约6.5mm/a。若假定断层倾角为40°，则垂直滑动速率约4.2mm/a，近EW向拉张速率5.0mm/a。在布伦口附近，可见公格尔断层断错了全新世冰碛堆积和冲洪积扇。

慕士塔格断层下盘地形高度、变质程度以及断层位移在慕士塔格山以南均快速递减。该正断层向南似乎终止于塔什库尔干河辛迪断层附近(图2，3)，其位移量可能迁移至西倾的塔合曼正断层或更南部的东倾塔什库尔干正断层上。云母40Ar/39Ar年龄从公格尔山向南稳态减小，至慕士塔格山以南的较大区域内稳定在约8Ma(Robinson et al.，2007)。Robinson等(2007)将此年龄分布特征与这一地区EW轴向、部分剥露的穹窿作用(早于公格尔拉张系的起始活动)相关联，并与西侧的Sares和Muskol穹窿的剥蚀作用(Schwab et al.，2004)相关联。沿慕士塔格断层的最新剥蚀作用是有限的，自7.5～5Ma以来剥露了约9km，剥蚀速率约为1.2～1.8mm/a，近EW拉张速率约为3mm/a。该断层也是一全新世活动断层(李文巧等，2011)。

1.1.3 塔合曼正断层

塔合曼正断层又称塔合曼盆地东缘断裂，位于塔合曼盆地的东南缘(图2，3)，总体走向NNE，北段走向N25°E，南段走向N5°E，长约19km。断层陡倾，倾向W—NW，以高角度切割了其下盘的震旦系高变质片岩和片麻岩面理，其拉张作用起始于约8～10Ma(Robinson et al.，2007)。断层两盘地形高差最大约500m，表明该断层的垂直位错量至少为500m。Robinson等(2007)认为该断层是公格尔拉张系南段慕士塔格正断层与塔什库尔干正断层间的转换断层。该断层断错了第四纪地貌面及相关堆积物，在地表形成清晰的断层陡坎，沿断层多处发育泉水，是一全新世活动断层(李文巧等，2011)。

1.1.4 塔什库尔干断层

塔什库尔干正断层是塔什库尔干盆地的西界断裂，走向N—NNE，向东陡倾，长约75km(图2，3)。断层下盘为塔什库尔干碱性杂岩苦子干和卡日巴生岩体，主要为正长岩、正长花岗岩和黑云母二长花岗岩，高精度锆石SHRIMP U-Pb法测定其侵位年龄为11Ma(罗照华等，2003;柯珊等，2008)。断层上盘为塔什库尔干盆地和塔合曼盆地。在与塔合曼正断层交会处以北，该断层沿塔合曼盆地西南缘的缓坡展布，由数条不连续的长5～10km的断层陡坎组成，由于断层泉发育而形成醒目的线状绿地。该断坎向北逐渐消失。

塔什库尔干盆地西缘山前可见该断层断错不同时期的第四纪冰碛堤和冰水堆积物，形成不同高度的断层陡坎和小型地堑。在库孜滚村西南的冰川沟谷中，可见断层正断错断新、老2期冰碛堤，形成坡向NE、走向N20°W的断层陡坎。老冰碛堤的垂直断距至少为60m，在老断层坎上发育一高1～2m的新鲜断坎。年轻冰碛堤的垂直断距约为20m，采自该堤表面花岗岩巨砾的10Be/26Al暴露年龄为(20±3)ka，由此获得该断层的垂直滑动速率约为1mm/a。

在达布达尔冰碛台地(花岗岩巨砾的10Be/26Al暴露年龄约为70ka)上，沿喀喇昆仑断裂(KKF)发育一走向NNW、坡向东的正断层陡坎及相关的小地堑，最大垂直断错约11.1m，垂直断错速率约0.16mm/a。在该台地上发育多条与断层走向近直交的NEE向冰碛堤，这些冰碛堤并未发生右旋断错，显然，此段已不属于KKF，而可能是塔什库尔干正断层的南段。

1.2 帕米尔构造结西缘的左旋-斜冲和绕垂直轴的逆时针旋转

NE向Darvaz断裂是帕米尔与塔吉克盆地前陆冲断系统的边界断裂(图1;Burtman et al.，1993)。该断层的运动学、滑动速率、总位移量至今并未得到较好的限定。Burtman等(1993)根据可能是全新世的地貌面断错，认为左旋滑动速率为10～15mm/a。但Thomas等(1994)认为该断层是逆断层。塔吉克盆地东部的古地磁研究表明，盆地所在块体发生了系统性的绕垂直轴逆时针旋转，且向东越接近帕米尔旋转量越大(Burtman et al.，1993;Thomas et al.，1994;Burtman，2000)。Thomas等(1994)根据该盆地同一地点白垩纪至前中新世地层古地磁磁偏角的近一致，认为该旋转发生在早中新世或更晚。

1.3 帕米尔构造结东部的右旋-斜冲

帕米尔东部发育3条主要的走滑断层，这3条断层都有可能参与调节了帕米尔相对于塔里木盆地向北约300km的运动。我们沿向东流穿帕米尔东部、长约120km的塔什库尔干-叶尔羌河，选择重点地段开展了初步的野外填图，系统采集了样品(图3)，通过构造热年代学研究(Sobel et al.，2011)，讨论帕米尔构造结与塔里木块体间的相对运动状况与过程。

1.3.1 喀喇昆仑断裂(KKF)

最西部的喀喇昆仑断裂(KKF)，总体走向N45°W，右旋走滑活动可能起始于(15±1)Ma(Phillips et al.，2007)或(23 ±1)Ma(Valli et al.，2008)。KKF 使南帕米尔向北运动了近 300km，并形成了厚约70km的陆壳(Hamburger et al.，1992;Burtman et al.，1993)。断层北段的右旋走滑量为149～167km，滑动速率为6.9～10.8mm/a(Robinson，2009a)，其走滑量向北被帕米尔内部的Rushan-Pshart逆断裂系和Aksu-Murgab断层系所吸收并终止，并未传递到北部的公格尔拉张系和 MPT(Burtman et al.，1993;Strecker et al.，1995;Robinson et al.，2007)。Brown 等(2002)在龙木错-郭扎错断层以北的Nubra谷地沿KKF未找到第四纪右旋走滑的证据。Robinson(2009a，b)通过对Corona和ASTER影像的解译认为KKF北段自上新世以来已经不再活动，这可能与左旋走滑的阿尔金断裂向南扩展至龙木错-郭扎错断层，致使龙木错-郭扎错断层的左旋走滑断层在约3Ma开始活动(Raterman et al.，2007)有关。Robinson(2009b)认为龙木错-郭扎错左旋走滑作用致使甜水海地块向西挤入KKF北段或者吸收了南段KKF的右旋走滑作用，从而导致KKF北段停止活动、被废弃。

沿KKF走向向北延伸至红其拉甫至达布达尔乡一带，第四纪阶地面、冰碛物及各种冰碛地貌面均未发生右旋断错或变形。显然，KKF的右旋走滑在北帕米尔相对于塔里木盆地向北的运动中所起的作用非常有限。

1.3.2 喀拉喀什断裂

喀拉喀什断裂，又称康西瓦断裂带，位于喀喇昆仑断层以东，可能属1 200km长的阿尔金断层系主要的西延部分，是一左旋走滑断层(Tapponnier et al.，1977;Peltzer et al.，1989)，它构成了青藏高原的北边界(图1，2)，在地理上是西昆仑山与喀喇昆仑山的分界，在大地构造格局上它是欧亚板块与“古特提斯域”的分界(肖序常等，2004)。阿尔金断裂系在其南西端分叉为SW走向的龙木错-郭扎错左旋走滑断裂和NWW走向的喀拉喀什断裂(Avouac et al.，1993)。龙木错-郭扎错断裂位移量有限，约25～30km，滑动速率约3mm/a(Raterman et al.，2007)，这表明阿尔金断层大部分的走滑量可能被喀拉喀什断裂带所吸收调节。

该断层在地貌上具有明显的线状特征，在77.2°～79.1°E一带基本沿喀拉喀什河谷展布。Ryerson等(1997，1999)通过对被断错第四纪地貌面的暴露年龄测定，获得喀拉喀什断裂带的左旋走滑速率约为22mm/a。需要指出的是，他们当时采集的是断错地貌面上富含石英的小砾石而非巨砾，因而获得的仅是该地貌面的最小暴露年龄(Marc Caffee，2011私人通讯)，即该速率估计值可能偏大。Lin等(2008)通过卫星影像解译及在康西瓦附近的野外考察，认为该断层是一右旋走滑断层，右旋走滑速率为8～15mm/a，垂直滑动速率约2mm/a。

根据SHAC和TAHE 2个GPS观测站(两者相距约180km)的速度资料(图2)，Shen等(2001)认为喀拉喀什断裂带的左旋走滑速率和横跨西昆仑逆断层带的缩短速率向西均变大，两观测站之间N50°E方向的缩短速率为(7±2)mm/a，平行喀拉喀什断裂带沿N40°W方向的左旋走滑速率达(11±2)mm/a。然而对比位于塔合曼正断层东西两侧的GPS观测站TAHE与南侧TAXK的速度资料，两观测站间平行塔合曼正断层沿约N15°E方向正发生(6.2±1.6)mm/a的左旋走滑，横跨断层沿约N75°W方向正发生(7.8±1.9)mm/a的缩短作用，这显然与地质观察事实不符。此外TAXK和其南部TASH及I088的速度数据较一致，因此我们怀疑TAHE观测站的数据可能存在问题，Shen等(2001)上述推论是不成立的。

显然，喀拉喀什断裂带究竟是左旋还是右旋走滑断层?向西如何延伸、是否与瓦恰断裂相连还需进一步的研究，但其走向及性质均表明该断层晚新生代不可能调整区域大规模的向北运动。

1.3.3 喀什-叶城转换带(KYTS)

位于帕米尔最东部的喀什-叶城转换带(Kashgar-Yecheng transfer system，KYTS)走向NWW，断层面陡立，长约350km(图1，2，3)。它由4条陡立的近平行的断层组成，碎屑磷灰石裂变径迹冷却年龄为20Ma(Sobel et al.，2011)，表明此时区域变形已经开始。Cowgill(2010)认为该转换带是分割东帕米尔和西昆仑-塔里木块体的主要边界右旋压扭断裂带，吸收调节了北帕米尔与西昆仑-塔里木块体间的相对运动和北帕米尔MPT与西昆仑的缩短作用，晚新生代以来的累积右旋断错量约为280km，平均滑动速率为11～15mm/a。

构造热年代学结果表明(Sobel et al.，2011)，库斯拉甫附近的稳态剥蚀速率为0.21～0.29mm/a。由于样品采自河床附近，河流下切速率应该与此剥蚀速率一致，该处峡谷约1 000m深，因此该峡谷的下切至少起始于3.4～4.8Ma，这显然是一最小估计。近EW流向的塔什库尔干-叶尔羌河现今主干河道几乎近线状直切所有构造带，未发现任何较大规模的右旋断错现象，仅在阿尔塔什断层附近存在一7～14km的右旋拐折(图3)，这表明其形成时间可能较晚，从热年代学数据分析，可能晚于5～6Ma。由此推断库姆塔格和库斯拉甫右旋走滑断层至少在3～5Ma以来已不再活动。最东缘的阿尔塔什右旋走滑断层在过去3～5Ma的右旋滑动速率为1.7～5.3mm/a。这表明KYTS的右旋走滑速率由中新世时期的11～15mm/a至上新世以来明显减小。

1.3.4 叶城-和田褶皱-逆断层带

该带近EW走向展布于西昆仑山山前(图1，2)，其根带可能为向北逆冲的铁克里克逆断层，使西昆仑向北逆冲到塔里木盆地之上(Cowgill，2001;Yin et al.，2002)。地表出露的前陆褶皱冲断带西宽东窄，区内山前由3～4排褶皱-逆断裂带组成，由南而北包括甫沙构造、柯克亚背斜、固满背斜和泽普-克拉克沙依背斜。褶皱冲断带厚约12km，组成了塔里木盆地的沉积盖层。根据1/10万构造填图和低温热年代学研究，整个新生代和田断裂的缩短量为100km(Cowgill，2001)。在该带最西端，阿尔塔什断层以东是一套巨厚的东倾新生代单斜层，属塔里木盆地盖层，其内可能发育了数条向西逆冲的反冲断层(曲国胜等，2007)。

1.4 帕米尔构造结北界的正向弧形逆冲

帕米尔构造结北界为南倾的主帕米尔逆断层带、帕米尔前缘褶皱-逆断层带及两者间的乌帕尔背驮盆地(图1，2)。

1.4.1 主帕米尔逆断层带(MPT)

南倾的主帕米尔逆断层带(MPT)是帕米尔高原最北的边界断层，为帕米尔与阿莱谷地的分界断裂(图1)。近EW向展布，由多条向北逆冲的叠瓦状断层组成。阿莱谷地现今的最大南北宽度仅约20km。南侧的Trans Alai山脉沿该断层向北逆冲在北侧的阿莱谷地之上。MPT的活动可能起始于渐新世末(Thomas et al.，1994，1996;Sobel et al.，1997)或中始新世(Yin et al.，2002)，其空间展布和演化历史至今未能很好的限定(图1)。Coutand等(2002)利用平衡剖面技术估算出25Ma以来阿莱谷地的缩短速率为0.7～0.8mm/a;由于未考虑该剖面端部基底卷入逆断层的贡献，该速率为最小值。

在东经72°和73.8°之间，沿该断裂在帕米尔山前发育了断层陡坎及各种断错地貌(Hamburger et al.，1992;Burtman et al.，1993;Strecker et al.，1995;Pavlis et al.，1997;Arrowsmith et al.，1999;Coutand et al.，2002)。在Syrinadjar河，该断裂将年龄为距今6 400a的阶地面断错，形成约18m高的断层陡坎，断层倾角为27°，其最大倾滑量为40m，全新世倾滑速率约为6mm/a(Arrowsmith et al.，1999)。该断裂在Minjar河将低阶地断错，形成一高约1.5m的断层陡坎，这可能是一次地震造成的(Arrowsmith et al.，1999)。显然，该断裂是一全新世活动断裂。

沿北纬 38°方向的 GPS 速率剖面(GPS 数据据 Yang et al.，2008;Zubovich et al.，2010)e of components of GPS velocity across the eastern Pamir into the Tarim Basin relative to Eurasia.

该断裂向东进入中国境内后可能与玛尔坎苏断裂相接，但其第四纪活动迹象在卫星影像上不清楚。在奥依塔克村附近，可见古生代地层沿该断层逆冲在中生代与新生代地层之上。

1.4.2 帕米尔前缘褶皱-逆断层带(PFT)

2 帕米尔构造结及邻区的现今构造变形

在过去近20年，研究区已取得了一大批宝贵的GPS观测数据(王琪等，2000;牛之俊等，2007;Yang et al.，2008;Zubovich et al.，2010)，其中 Zubovich 等(2010)给出的观测数据最为翔实，本文主要采用该数据，同时采用Yang等(2008)的观测数据作为补充，结合主要断裂带的野外考察资料，获得了主要断裂的现今GPS观测水平走滑和垂向缩短或拉张速率。跨断层GPS缩短或拉张速率和走滑速率的估算方法，是将断层两侧所选一定范围内(100km)的GPS测量站速率分别投影到与断层垂直和水平2个方向上，在断层两侧选定的估算测量站内选择一盘相对最大值和另一盘相对最小值进行最大缩短或拉张速率和最大水平滑动速率的估算，其误差是2个测量点均方差的平方和再开方求得。

在研究区，塔里木块体中部和南部所有GPS观测点的速度矢量基本一致(图2，4)，与稳定欧亚板块间的汇聚速率为(21±1)mm/a，这表明塔里木块体中、南部作为一刚性块体整体向NNW方向运动，内部变形较微弱。

帕米尔构造结内除个别观测点(QIAE、TAHE、MUJI)外，绝大多数观测点向北的GPS速率分量均较一致(图2，4)，约为(22±2)mm/a，这表明帕米尔构造结内现今近SN向的挤压缩短作用较弱。位于喀喇昆仑断层(KKF)以西GPS站点I088的速率为(21.8±1.4)mm/a(N2°W)，位于断层NNE侧的GPS站点TASH的速率为(22.4±1.0)mm/a(N6°W)，两者在误差范围内一致，也说明现今KKF北段已基本不活动。

帕米尔构造结内现今变形主要以近EW向拉张为主。以公格尔拉张系为界，以西所有GPS观测点均有明显的向西运动分量，以东的站点则显示了向东的运动分量，且EW向拉张速率北部明显大于南部(图2，4)。由断层两侧MUJI和IKZ4两个GPS测站(相距88km)的数据计算，NWW走向木吉断层的现今右旋走滑速率为(8.1±0.9)mm/a。由齐姆干附近NNW向昆盖山南麓正断层两侧MUJI和WUPA两个GPS测站(相距98km)的数据计算，该断层的近EW拉张速率为(7.5±0.8)mm/a。布伦口附近断层两侧GAZE和BULU两测站(两者相距约51km)的数据计算，该断层的现今近EW向拉张速率为(5.1±0.8)mm/a，这与该断层约7Ma以来的近EW向拉张速率是一致的。

尽管帕米尔构造结现今向北的推挤速率高达(22±2)mm/a，但它与塔里木块体间的差异运动却很小，与塔里木块体间的右旋走滑速率不＞1～2mm/a(图4)，这表明帕米尔高原与塔里木块体间现今的近SN向挤压缩短较微弱或处于闭锁阶段。考虑到喀什-叶城转换带(KYTS)在过去3～5Ma的右旋滑动速率为1.7～5.3mm/a(Sobel et al.，2011)，我们更倾向于前者，即该区3～5Ma以来的构造格局发生了变化，帕米尔构造结与塔里木块体间的相对运动较小，现今两者可能已拼接在一起作为一个整体以(21±1)mm/a的速率向北推挤。其强烈变形的前锋位于南天山和帕米尔的过渡带——轴向水系克孜勒苏河附近，使得在喀什以西帕米尔与南天山间的缩短速率高达8～10mm/a(Zubovich et al.，2010的AA'剖面)，主要被PFT和南天山前缘的阿图什-喀什第四纪褶皱带所吸收。

由于塔里木块体以0.7°/Ma的速率顺时针旋转(Yang et al.，2008)，致使帕米尔东部与塔里木块体间发生了近EW向的挤压缩短，其缩短速率由南向北渐小(图2，4)。

帕米尔北缘与阿莱谷地间的缩短速率至少为10mm/a，可能高达15mm/a(Reigber et al.，2001;Zubovich et al.，2010)，其中很大一部分由MPT吸收。但在我国境内，MPT上盘测站GAZE和北侧PFT上盘测站WUPA的GPS速度矢量基本一致，这表明MPT的现今活动很微弱，变形主要被PFT所吸收(图2)。

帕米尔及邻区的地震活动极为强烈，其震源机制与各活动构造带的活动性质是一致的。其中挤压型浅源地震主要发生在帕米尔北界的MPT和PFT上，以近SN向的挤压为主。该带曾于1974年8月11日发生了玛尔坎苏7.3级地震，震中区未发现任何地表断层(Jackson et al.，1979)，其震源较复杂，对于其主震震源参数和发震断层争议较大，可能是一盲断层型地震。1985年8月23日的乌恰MS7.1地震则发生在明尧勒背斜南翼断层上，形成了长约15km的地震地表破裂带(冯先岳，1997;肖伟鹏等，2011)。走滑或压扭型地震主要发生在构造结西界的Darvaz断裂和东界的喀喇昆仑断裂、喀拉喀什断裂和喀什-叶城转换带上。震源机制解的P轴方向沿帕米尔构造结前缘发生了系统性的变化，由东经74°以西的NW-SE向，转为以东的NNE-SSW向(Strecker et al.，1995图版1)。近EW向拉张型浅源地震则发生在卡拉库尔地堑南西部和公格尔拉张系。1895年7月5日的塔什库尔干7级地震使得慕士塔格正断层南段的部分和整个塔合曼正断层发生破裂，形成了长约27km的地震地表破裂带(冯先岳，1997;李文巧等，2011)。此外，1896年3月4日在塔什库尔干山区发生的7级地震(谢毓寿主编，1987)可能使得慕士塔格正断层的中段发生破裂，沿该段多处可见现代沟床、现代冰碛堤被断错，形成20余km长的地震地表破裂带。

3 问题与讨论

3.1 帕米尔构造结弧形构造及内部拉张作用的成因

关于晚新生代帕米尔弧形构造及内部EW向拉张作用的成因目前尚存争议，归纳起来有如下5种模型(图5):

2018年11月26日，机电一体化专家博泽中国太仓新基地举行了开业庆典仪式。多名博泽集团和中国区领导层、太仓市政府领导和业界人士共同出席了此次活动。

(1)喀喇昆仑右旋走滑断裂带向北的扩展作用(图5a)。Peltzer等(1989)认为由于喀喇昆仑断裂(KKF)的大规模右旋走滑，将应变转移至KKF端部的近EW向逆断层上而形成帕米尔弧。随着KKF向北的持续扩展，在其北端的拉张弯曲阶区由于剪切拉张作用而形成公格尔拉张系(Ratschbacher et al.，1994;Murphy et al.，2000)和卡拉库尔地堑(Strecker et al.，1995)。根据该模型推测，拉张作用起始于KKF北端即公格尔拉张系南部并逐渐向北扩展，拉张量在拉张系南部最大，向北渐小。这只能部分解释公格尔拉张系最南端塔什库尔干盆地的形成机制，但难以解释北部盆地的成因。此外，KKF北段的右旋走滑量仅为149～167km(Robinson，2009a)，仅靠KKF的右旋走滑难以形成整个帕米尔弧。张家声等(2005)则特别强调了帕米尔西南部深达岩石圈地幔的Chaman转换断层的作用，由于其左旋走滑，及东部喀喇昆仑断层的右旋走滑，导致了欧亚大陆向南的深俯冲作用。

(2)径向逆冲作用(radial thrusting，图5b)。根据帕米尔北缘断层的逆冲方向沿帕米尔弧呈发散状，从帕米尔西北部向NW的逆冲至阿莱谷地向N或NNW逆冲，向东至帕米尔东北部向NE的逆冲，Strecker等(1995)提出了沿主帕米尔逆断层的径向逆冲模型，径向逆冲作用也可以导致高原内部的EW向拉张作用。根据该模型推测，拉张作用起始于拉张系北部逐渐向南扩展，拉张量在拉张系北部最大，向南渐小。这较好地解释了公格尔拉张系北部木吉、布伦口等盆地的成因及现今变形特征，以及塔吉克盆地达数十度的绕垂直轴逆时针旋转(Thomas et al.，1994;Thomas et al.，1996)，但无法解释帕米尔东缘喀什-叶城转换带的大规模右旋走滑作用以及为何在乌恰、英吉沙和阿尔塔什等地白垩纪和新生代地层的古地磁研究未发现绕垂直轴的顺时针旋转(Chen et al.，1992;Rumelhart et al.，1999;Yin et al.，2000;Cowgill，2010)。

(3)弧形造山弯曲作用(oroclinal bending，图5c)。根据沿帕米尔弧SN向轴线8～10Ma同时发生的沿外弧的EW向拉张和内弧(Nanga Parbat构造结)的EW向挤压作用，Yin等(2001)提出了如图5c所示的帕米尔构造结弧形造山弯曲作用模型(Robinson et al.，2004)。尽管与径向逆冲模型的变形机制不同，但其所推测的帕米尔内部拉张作用的运动学特征是一样的。

(4)同造山拉张作用(Synorogenic extension，图5d)。由Brunel等(1994)提出。由于主帕米尔逆断层(MPT)的持续逆冲，致使地壳尺度逆冲断坡上的公格尔山和慕士塔格山片麻岩穹窿的不断生长，东帕米尔被抬升至一定高度而发生垮塌作用。根据该模型推测，拉张起始时间和拉张量在公格尔拉张系中部的公格尔山和幕士塔格山片麻岩穹窿最早和最大;向公格尔拉张系南北两端渐晚和渐小。这较好地解释了为何公格尔山的东西拉张量最大，但却无法解释为何公格尔山拉张系的东西拉张量总体由北向南减小。

图5 帕米尔构造结弧形构造及内部EW向拉张作用的几种可能模式(据 Robinson et al.，2004 和 Cowgill，2010 改绘)Fig.5 Models for late Cenozoic deformation within the Pamir salient.

(5)径向逆冲与右旋走滑作用(图5e)。Cowgill(2010)认为帕米尔构造结西缘和东缘的变形机制截然不同，西缘以向NW方向的径向逆冲(Strecker et al.，1995)作用为主，并伴有达数十度的绕垂直轴逆时针旋转(Burtman et al.，1993;Thomas et al.，1994;Thomas et al.，1996;Burtman，2000);东缘则以喀什-叶城转换带的右旋走滑作用为主，不存在径向逆冲作用和绕垂直轴的块体旋转作用。但该模型无法解释帕米尔高原内部的EW向拉张作用。

3.2 帕米尔构造结晚新生代构造变形的时间及时空分布

上述几种模型仅部分解释了不同时期帕米尔构造结晚新生代构造变形的特征。实际上帕米尔构造结晚新生代构造变形的方式、空间分布和机制是随时间变化的。综合已有资料，帕米尔构造结的构造变形可分为以下几个阶段:

在古新世—始新世，帕米尔弧形成之前，Paropamisus(兴都库什)-北帕米尔-西昆仑块体是一条走向EW、近线性的构造带，位于连通的塔吉克-塔里木盆地南缘(Burtman et al.，1993;Cowgill et al.，2003;Cowgill，2010)。该块体南缘即现今的 Herat、Akbaytal、喀拉喀什断裂(Cowgill et al.，2003)。当时的中帕米尔南北宽度比其现今宽度大数百km(Cowgill et al.，2003)。

在渐新世末—中新世初(25～20Ma)，帕米尔西缘的Chaman左旋走滑断层和东缘的喀拉昆仑断层开始活动，导致Rushan-Pshart缝合带两侧中、南帕米尔发生强烈缩短(Robinson，2009b;Cowgill，2010)。北帕米尔相对于 Paropamisus和西昆仑造山带向北运动了150km(Cowgill，2010)。这一运动在中部被塔吉克-塔里木盆地沿MPT或其它构造向南的陆内俯冲作用吸收(Hamburger et al.，1992;Burtman et al.，1993);在西部，帕米尔向NW方向径向逆冲在塔吉克盆地之上并伴随着块体绕垂直轴的逆时针旋转(图 5c，Thomas et al.，1994;Thomas et al.，1996);在东部压扭性的喀什-叶城转换带(KYTS)开始右旋走滑运动(图5e，Sobel et al.，1997;Yin et al.，2002;Cowgill，2010;Sobel et al.，2011)。

随着KYTS的持续右旋走滑运动(走滑速率为11～15mm/a(Cowgill，2010))，帕米尔构造结相对于塔里木块体向北推挤楔入，帕米尔前缘相对于东侧的铁克里克逆断层向北运动，表现为沿MPT的缩短作用和欧亚大陆向帕米尔之下的俯冲。中、下地壳沿着东帕米尔剪切带向北俯冲并伴随着地壳加厚和进变质作用，持续的地壳加厚和加热导致中、下地壳脱水熔融形成花岗质熔体(Robinson et al.，2007)，卡拉库尔地堑、Sares和Muzkol穹窿所在的中、东帕米尔高原发生区域性抬升和快速剥露(Schmalholz，2004;Amidon et al.，2010)。

至中新世中期(10～12Ma?)，帕米尔向北推覆的最前(北)缘(乌鲁克恰提附近)与南天山开始发生碰撞，其向北运动受阻，较厚而轻的天山地壳开始参与向下俯冲。这就像在俯冲系统中的一个刹车装置，延滞了欧亚大陆向南的持续俯冲。正在向下俯冲的较大密度的板条无法立即停下，而是可能发生拉张，引起局部收缩，俯冲板条倾角可能变得更陡。

在持续的SN向挤压作用下，弱化的中、下地壳继续上涌形成Sares-Murgab中帕米尔片麻岩穹窿(Robinson et al.，2007)。塔什库尔干碱性杂岩在约11Ma开始侵位，该岩浆来源的深度至少＞50km，说明帕米尔构造结地区在11Ma前下地壳已加厚，厚度＞50km(柯珊等，2008)。该区除塔什库尔干杂岩外，其西北部塔吉克斯坦境内的Dunkeldik山谷也发育一系列11Ma的碱性钾质喷出-浅成杂岩(Ducea et al.，2003)。这表明在中新世中期(11Ma)，帕米尔构造结岩浆活动广泛而强烈，既有壳源岩浆又有幔源岩浆活动，碱性岩浆的侵位又导致了地壳的升温和部分熔融，从而使整个岩石圈处于力学性质减弱的状态，加速了帕米尔构造结的形成(罗照华等，2003)。南部Nanga Parbat构造结开始发生弧形变曲，导致EW向挤压(图5c)，并伴随着广泛的地壳熔融(Yin et al.，2001)。

至7～8Ma，PFT西段可能开始活动，帕米尔构造结东北部可能开始发生径向逆冲，KYTS的右旋走滑作用可能开始减弱。帕米尔构造结向北楔入受南天山阻挡已具有较高的地形，形成帕米尔高原的雏形，公格尔拉张系北部开始EW向拉张，并向南扩展(Robinson et al.，2004，2007)。

至3～5Ma，研究区构造格局发生了变化。龙木错-郭扎错左旋走滑断层在约3Ma开始活动(Raterman et al.，2007)，导致KKF北段停止活动、被废弃。KYTS的右旋走滑速率由早期的11 ～15mm/a明显减小至1.7 ～5.3mm/a(Sobel et al.，2011)，中国境内MPT 活动减弱，帕米尔构造结与塔里木块体间的相对运动明显减弱，两者可能已拼接在一起作为一个整体以(21±1)mm/a的速率向北推挤，变形前锋向北迁移至克孜勒苏河一线的PFT以及南天山南缘。喀什前陆盆地南部阿图什-喀什褶皱带约4Ma以来的强烈活动(陈杰等，2007;Heermance et al.，2008;李涛等，2011)证实了这一点。这一时期帕米尔构造结东北部的构造变形可能以径向逆冲为主，帕米尔内部公格尔拉张系继续EW向拉张，拉张量和速率由北向南减小。同时由于塔里木块体以0.7°/Ma的速率顺时针旋转，致使帕米尔东部与塔里木块体间发生了近EW向的挤压缩短，其缩短速率由南向北渐小。帕米尔构造结及邻区晚第四纪及现今的活动变形主要集中在公格尔拉张系、PFT及南天山南缘的阿图什-喀什褶皱带上并控制了7级以上强震的发生。

致谢 E.Sobel、A.Robinson、L.Schoenbohm、L.Owen 和黄明达等参加了部分野外工作，感谢评阅人的建议。

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LATE CENOZOIC AND PRESENT TECTONIC DEFORMATION IN THE PAMIR SALIENT，NORTHWESTERN CHINA

CHEN Jie LI Tao LI Wen-qiao YUAN Zhao-de
(State Key Laboratory of Earthquake Dynamics，Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing 100029，China)

The northern margin of the Pamir salient indented northward by ～300km during the late Cenozoic，however，the spatiotemporal evolution of this process is still poorly constrained.Regional deformation within the Pamir salient is asymmetric.Previous work has shown that deformation along the western flank of the Pamir was accommodated by northwest-directed radial thrusting and associated anticlockwise vertical axis rotation of the Pamir over the eastern margin of the Tajik Basin，along with a component of left-slip faulting along the Darvaz Fault.In contrast，subduction of the Tajik-Tarim Basin beneath the Pamir along the MPT was absorbed along the eastern margin of the salient by dextral-slip along the Kashgar-Yecheng transfer system，accompanied with Oligocene-Miocene northward underthrusting，thickening and widespread melting of the middle and lower crust beneath the Pamir，eventually led to east-west extension along the Kongur Shan extensional system at ～7 ～8Ma.The slip rate of the KYTS decreased substantially from 11 ～15mm/a to 1.7 ～5.3mm/a since at least 3 ～5Ma，termination of slip along the northern segment of the Karakorum Fault occurred almost at the same time.Late Quaternary and present active deformation in the Pamir is dominated by eastwest extension along the Kongur Shan extensional system and north-south contraction along the PFT and the Atux-Kashi fold belts in the southern margin of Tianshan.

Pamir salient，late Cenozoic deformation，east-west extension，radial thrusting，oroclinal bending

P315.2

A

0253-4967(2011)02-0241-19

10.3969/j.issn.0253-4967.2011.02.001

2011-06-20收稿，2011-06-25改回。

科技部国际科技合作计划项目(2008DFA20860)、地震动力学国家重点实验室自主研究课题(LED2010A04)和我国地震重点监视防御区活动断层地震危险性评价项目资助。

陈杰，男，1966年生，1995年于国家地震局地质研究所获构造地质学专业博士学位，研究员，现主要从事新构造、活动构造与年代学研究，电话010-62009093，E-mail:chenjie@ies.ac.cn。