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*

2022-05-13 12:59谢皓刘彩彩张会平詹艳赵旭东
岩石学报 2022年4期
关键词:砾岩断裂带新生代

谢皓 刘彩彩 张会平, 2 詹艳 赵旭东

1. 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 2. 南方海洋科学与工程广东省实验室,珠海 519082

青藏高原的隆升与变形是新生代以来亚洲地区最强烈的构造活动,极大地改变了周缘地区的盆山构造、地貌格局以及大气循环系统,因此,对青藏高原隆升机制的研究是探索亚洲大陆构造变形、地貌演化与气候变迁等相互作用的关键(Molnar and Tapponnier, 1975; Fauetal., 1992; Guoetal., 2002; Clarketal., 2004; Molnaretal., 2010)。目前青藏高原的隆升与扩展机制仍存在有多种观点。例如Tapponnieretal.(2001)根据高原内部岩浆岩年龄向北逐渐变年轻等特征提出青藏高原向北斜向俯冲、逐步扩展的模型;然而Molnar and Tapponnier (1975)、Molnaretal.(1993)认为地幔岩石圈驱动整个高原发生准同期的构造变形,Clarketal.(2010)利用低温热年代学的手段对西秦岭北缘断裂上盘进行研究,发现在45~50Ma发生过一次快速的冷却事件,这与西秦岭北缘断裂带内断层泥的Ar-Ar测年结果一致(Duvalletal., 2011),这些证据表明青藏高原外扩和隆起的最新组成部分——青藏高原东北缘以挤压为背景的地壳缩短变形始于始新世,同时或者稍晚于印度-欧亚板块的碰撞,即支持青藏高原准同期扩展模型。可见,关于青藏高原隆升、扩展的年代与方式尚存在很大分歧。阿尔金断裂带位于青藏高原北缘,长达1600多千米,是青藏高原周缘最重要的巨型走滑断裂带之一(Molnar and Tapponnier, 1977; 国家地震局《阿尔金活动断裂带》课题组, 1992),同时也是青藏高原东北缘的西北部边界,其东段截断祁连山,中西段分割塔里木盆地和柴达木盆地(图1)。阿尔金断裂带以巨大的规模分隔整个高原西部,向东延伸直至河西走廊;阿尔金断裂带新生代的活动受青藏高原向北强烈挤压产生的应力作用影响;因此阿尔金断裂带就成为检验青藏高原构造隆升模型和成因机制的关键地区之一(Molnar and Tapponnier, 1975),对理解与解决青藏高原是以地壳缩短还是以向东脱逸的方式来吸收印度-欧亚大陆之间汇聚作用等科学问题具有重要意义(Meyeretal., 1998; Yin and Harrison, 2000; Tapponnieretal., 2001; Yinetal., 2002)。

过去几十年中,在阿尔金断裂带地区已经开展了一系列的基础地质调查和科研工作(国家地震局《阿尔金活动断裂带》课题组, 1992; Wang, 1997; Yue and Liou, 1999; Gilderetal., 2001; Jolivetetal., 2001; Sobeletal., 2001; Yueetal., 2001, 2005; Changetal., 2012, 2015; Yinetal., 2002; Cowgilletal., 2003; Dupont-Nivetetal., 2004; Rittsetal., 2004; Sunetal., 2005b; Zhuangetal., 2011, 2018; Wuetal., 2012, 2019; Chengetal., 2015, 2016; Luetal., 2016; Lietal., 2017; Shietal., 2018),得到的基本认识有:阿尔金断裂带是一条以左旋走滑为主的断裂带,其西起高原拉竹龙地区向东延伸至甘肃的金塔盆地,隐没于巴丹吉林沙漠中,全长1600km(郑剑东, 1991; 国家地震局《阿尔金活动断裂带》课题组, 1992; 任收麦等, 2003);关于阿尔金断裂带的形成时代可以大概分为两种观点:一种强调前新生代活动,通过对断裂带内元古代麻粒岩、早古生代蛇绿混杂岩、晚古生代岩体进行研究,分别认为阿尔金断裂带从元古代、早古生代、晚古生代就开始运动(车自成等, 1998; 周勇等, 1999);另一种观点则根据阿尔金断裂带周缘盆地的位错量、活动构造以及新生代变形的年龄,推断阿尔金断裂带新生代才开始活动(Wang, 1997; Yue and Liou, 1999);前人对于阿尔金断裂带位错量和走滑速率的研究结果也大相径庭,通过采用沿线盆地沉积特征分析、构造变形过程的野外观测以及碎屑锆石特征U-Pb年龄峰等不同的方法手段,得到的位错量从小到69~100km(Wang, 1997; 陈正乐等, 2001)、大到250~500km(Yin and Harrison, 2000; Yueetal., 2001; Yinetal., 2002)均有结果。

图1 阿尔金断裂带地质简图(据Taylor and Yin, 2009修改)红色菱形代表磁性地层剖面点:1-西水沟, Wang et al., 2003; 2-铁匠沟, Sun et al., 2005a; 宋春晖, 2006; 3-红三旱, Sun et al., 2005b; 4-花土沟, Chang et al., 2015; 5-达坂, Chang et al., 2012, 2020; 6-江尕勒萨依, Lu et al., 2014; 7-北百泉河, Lu et al., 2016; 8-南百泉河, Lu et al., 2018. 蓝色圆点代表热年代学数据点:1-Liu et al., 2003; 2-万景林等, 2001; 3, 8, 10, 14-陈正乐等, 2001, 2006; 4-Liu et al., 2001; 5-孙岳等, 2014; 6, 9, 11-Sobel et al., 2001; 7-Wang et al., 2006; 12-Jolivet et al., 2001; 13-Jolivet et al., 1999Fig.1 Simplified geological map of the Altyn Tagh fault (modified after Taylor and Yin, 2009)Red rhombus represent magnetostratigraphy section: 1-Xishuigou, Wang et al., 2003; 2-Tiejianggou, Sun et al., 2005a; Song, 2006; 3-Hongsanhan, Sun et al., 2005b; 4-Huatugou, Chang et al., 2015; 5-Daban, Chang et al., 2012, 2020; 6-Jianggalesayi, Lu et al., 2014; 7-the north Baiquanhe, Lu et al., 2016; 8-the south Baiquanhe, Lu et al., 2018. Blue dots represent thermochronology data points: 1-Liu et al., 2003; 2-Wan et al., 2001; 3, 8, 10, 14-Chen et al., 2001, 2006; 4-Liu et al., 2001; 5-Sun et al., 2014; 6, 9, 11-Sobel et al., 2001; 7-Wang et al., 2006; 12-Jolivet et al., 2001; 13-Jolivet et al., 1999

造成阿尔金断裂带各个方面研究产生争议的原因,除了研究手段和方法的差异之外,主要矛盾集中在对阿尔金断裂带的走滑时间、阿尔金山的隆升时间以及二者的活动时间是否存在差异性等重要科学问题仍存在较大争议(Yue and Liou, 1999; 周勇和潘裕生, 1999; 陈正乐, 2001, 2006; 刘永江等, 2001, 2007; Yinetal., 2001, 2002; 任收麦等, 2003; Rittsetal., 2004, 2008; Sunetal., 2005a; 袁四化等, 2006; Wuetal., 2012, 2019; Wangetal., 2016b; 张益银等, 2018)。国内外学者从热年代学、沉积学、地震学以及断裂几何学与运动学等不同角度提出了大量有关阿尔金断裂带走滑与隆升时限有关的模型(Yue and Liou, 1999; Yinetal., 2002; Wuetal., 2012, 2019; 徐波等, 2013; Wangetal., 2016b):Yue and Liou (1999)从热年代学角度提出先走滑、后隆升的两阶段模型;Wuetal.(2012)根据柴西缘盆地沉积物物源示踪提出先隆升、后走滑的两阶段模型;Wangetal.(2016b)根据河西走廊磁性地层学结果提出从西段向东段逐步走滑的两阶段模型;Wuetal.(2019)从地震反射资料提出走滑缓慢-快速-缓慢的三阶段模型;Yinetal.(2002)根据阿尔金断裂带两侧的断裂几何学和运动学提出五阶段模型。可见,目前有关该断裂的具体活动时间和活动方式还存在很大争议。造成这些争议的原因,除了阿尔金断裂带走滑与隆升问题的复杂性以及交通、环境恶劣导致地质方面资料难以获取之外,一方面在于前人主要侧重于阿尔金断裂带的走滑断裂运动特征、走滑位移量和走滑速率等研究方面(Ritts and Biffi, 2000; 李海兵等, 2002, 2006, 2007; Zhaoetal., 2006; Xiaoetal., 2011),而对阿尔金断裂带附近受其控制的新生代盆地的地层年代和沉积演化特征的研究相对薄弱;另一方面,前人主要采用少量不连续的样品或者分散的个别露头点的热年代学年龄来推导阿尔金断裂带走滑和阿尔金山体隆升,而对沿线盆地长序列的高分辨率地层的研究较少,且仅限于单个盆地,缺乏对沿线盆地整体的对比认识,这对阿尔金断裂带长时间尺度年代学的研究存在着制约。断裂活动、山体隆升和盆地沉积可以看作是同一动力学体制下不同的地质作用过程(李继亮等, 2003; 符超峰等, 2005; 刘少峰和张国伟, 2005; 肖安成等, 2013),沉积盆地的沉积学特征的变化反映了山脉隆升开始的时间和隆升范围,盆地的沉积物垂直轴变化以及沉积时代可以限制断裂走滑的时限(Chenetal., 2002; Dupont-Nivetetal., 2004; Sunetal., 2006; Yanetal., 2006; Lietal., 2017; Dengetal., 2020)。因此,阿尔金断裂带沿线沉积盆地的沉积物忠实地记录了阿尔金断裂带长时间尺度的运动学信息。

近些年,随着研究技术手段不断创新以及交通线路的发展,对阿尔金断裂带两侧塔里木盆地、柴达木盆地以及其他新生代山间盆地的研究日益增多(Gilderetal., 2001; Wangetal., 2003, 2006, 2016a, b, 2017; Sunetal., 2005a, b; Changetal., 2012, 2015, 2020; Luetal., 2014, 2016, 2018; 刘彩彩等, 2016)。磁性地层学不断的高精度化发展也为阿尔金断裂带连续长时间尺度的年代学研究提供了可能。本文对受阿尔金断裂带控制的新生代沉积盆地近年来的磁性地层学、沉积学研究进展进行归纳综述,建立阿尔金断裂带沿线盆地新生代沉积序列和年代框架;辅助裂变径迹等热年代学资料,推断阿尔金断裂带的走滑与隆升时限,并对前人提出的阿尔金断裂带演化模式进行分析,尝试建立阿尔金断裂带新生代的演化模型。

1 沿线盆地地层和沉积特征

沿大型走滑断裂带附近可形成各种类型的盆地,Mannetal.(1983)将这些盆地统称为走滑盆地。前人通过对阿尔金盆地群的盆地构造特征进行分析,得到各个盆地的盆地属性:肃北盆地、库木库里盆地为典型新生代山间盆地(Sunetal., 2005a; Luetal., 2016);索尔库里盆地具有山间盆地以及走滑断陷盆地的属性(新疆维吾尔自治区区域地层表编写组, 1981; Changetal., 2012);阿克塞盆地等是受到阿尔金断裂带改造的走滑盆地(郭召杰和张志诚, 1998);柴达木盆地新生代为巨大的山间断陷盆地(Fangetal., 2007; Wangetal., 2017);塔里木盆地是一个长期演化的大型复合盆地,仅考虑塔里木盆地东南缘新生代的活动,具有碰撞后挤压、挠曲等性质(新疆维吾尔自治区区域地层表编写组, 1981)。

可见,阿尔金盆地群的沉积环境演化以及现今构造地貌和阿尔金断裂带的走滑活动密切相关;反之,通过对阿尔金盆地群的沉积年龄及其盆地演化的研究,可以帮助揭示阿尔金断裂带走滑和隆升时限等运动学及其年代学问题。下文依次从东到西介绍研究程度较高、有连续地层年龄约束的肃北盆地、柴达木盆地西缘、索尔库里盆地、塔里木盆地东南缘及库木库里盆地等盆地沉积特征。

1.1 肃北盆地

肃北盆地是一个位于祁连山西端与阿尔金断裂带交汇处的山间盆地(图1),对阿尔金断裂带的构造活动十分敏感。肃北盆地盖层主要接受新生代的沉积作用。为了研究方便,根据发现的哺乳动物化石和岩性特征,将肃北地区新生代地层划分为上下两个剖面(Sunetal., 2005a; 宋春晖, 2006),剖面1包括泡牛泉组、铁匠沟组、上部未命名剖面;剖面2包括火烧沟组和白杨河组。

剖面1包括三个单元,三个单元均为逆冲断层不整合接触。最下部地层单元为渐新统泡牛泉组,呈东西长条状分布,厚度300~1000m,由一套红色泥岩、泥质粉砂岩、细砂岩组成;中间地层单元为早-中中新统铁匠沟组,在肃北盆地广泛出露,厚度在3000m左右,紫红色泥岩、粉砂岩向上逐渐粗化为块状砾岩;上部最年轻的地层暂未命名,地层年龄定为晚中新统至上新统,主要分布在西水沟入口处,并向铁匠沟逐渐变细,厚度在150m左右,由褐色细粒沉积物和分选差的砾石组成,上边界被阿尔金断裂切割,下边界与中部铁匠沟组断层接触(Gilderetal., 2001; Wangetal., 2003; Sunetal., 2005a; 宋春晖, 2006)。

剖面2包括火烧沟组和白杨河组两个单元。下部地层单元为始新统火烧沟组,厚度在300m左右,由红色泥岩、泥质粉砂岩以及细粒砾岩夹层组成;上部地层单元为晚始新统-渐新世白杨河组,分布在三个洼塘、拉排沟、铁匠沟、西水沟、阿克塞及黑沟一带,厚度在600m左右,由下部的砖红色砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩以及上部的砾岩、角砾岩和巨砾岩组成,与下伏地层不整合接触或断层接触(宋春晖, 2006)。

前人对肃北盆地的西水沟、铁匠沟、雁丹图等三个剖面进行了古生物化石和磁性地层学的研究(Gilderetal., 2001; Van der Woerdetal., 2001; Yinetal., 2002; Wangetal., 2003; Sunetal., 2005a; 宋春晖, 2006; Linetal., 2015),本文选取研究程度较好的西水沟、铁匠沟剖面作为肃北盆地新生代沉积的典型剖面。

1.2 柴达木盆地

柴达木盆地呈三角形,总面积达12万平方千米,平均海拔3000m,是青藏高原东北缘内部最大的沉积盆地(Zhuangetal., 2011)。从构造上,柴达木盆地西北以阿尔金断裂带为界,东北以柴北缘逆冲系统为界,南部以东昆仑断裂带为界(图1)。新生代沉积地层在柴达木盆地分布广泛,出露齐全,自下而上划分为:路乐河组、下干柴沟组、上干柴沟组、下油砂山组、上油砂山组、狮子沟组和七个泉组(青海省地层表编写小组, 1983; 青海省地质矿产局 1991; Sunetal., 2005b; Yinetal., 2008; Wangetal., 2017)。路乐河组地层多分布于柴达木盆地北缘,由紫红色-砖红色砾岩、含砾砂岩夹棕红色砂质泥岩、泥质粉砂岩组成,沉积环境为冲积扇相沉积;下干柴沟组以灰色钙质泥岩和粉砂岩为主,夹有石膏层,沉积环境为湖泊相沉积;上干柴沟组以棕红色、蓝灰色砂岩夹泥岩为主,向上砾岩逐渐增多、变粗,沉积环境为辫状河相沉积;下油砂山组以向上变细的块状砾岩夹少量砂岩层组成,沉积环境为河流-冲积扇沉积;上油砂山组下部由分选性差的中-粗块状砾岩组成,沉积环境为冲积扇相沉积,上部由分选性较好的中-细粒砾岩与砂岩、含砾砂岩互层组成,沉积环境为河流相沉积;狮子沟组由分选性差的块状砾岩、底部夹有部分砂岩、含砾砂岩组成,沉积环境为冲积扇相沉积(Jietal., 2017; Wangetal., 2017; 刘康等, 2020)。

前人对柴达木盆地内部新生代地层的磁性地层学的研究已经较为丰富(Sunetal., 2005b; Fangetal., 2007; Lu and Xiong, 2009; Jietal., 2017; Wangetal., 2017; Nieetal., 2019)。近些年,对底部地层的年龄出现一些争议(Lu and Xiong, 2009; Jietal., 2017; Wangetal., 2017; Nieetal., 2019), Lu and Xiong (2009)、Jietal.(2017)等依据介形虫、孢粉化石组合将柴达木盆地年龄确认为:路乐河组为古新统-始新统早期(54~43.5Ma)、上干柴沟组为渐新统(35~22Ma)、下油砂山组为早-中中新统(22~13Ma)、上油砂山组为晚中新统(ca.13~8Ma)、狮子沟组为晚中新统-上新统(8~2.5Ma)、七个泉组为更新统以后(<2.5Ma);而Wangetal.(2017)、Nieetal.(2019)根据新挖掘的红沟新生代哺乳动物化石群将各地层单元限制为:路乐河组为晚渐新统(26~23.5Ma)、下干柴沟组为早-中中新统(23.5~17Ma)、上干柴沟组为中中新统(17~11Ma)、下油砂山组为中-晚中新统(11~8Ma)、上油砂山组为晚中新统(8~6Ma)、狮子沟组的沉积时代上新统(<6Ma),七个泉组为更新统以后(<2.5Ma)(表1)。本文推测新生代柴达木盆地的沉积可能具有自西向东逐渐扩展的趋势,紧邻阿尔金断裂带的柴达木盆地西缘开始沉积的时代较早,之后盆地沉降中心逐步向东部、北部迁移。

柴达木盆地西缘(以下简称柴西缘)出露上述大部分地层,这套完整的层序清晰地记录了阿尔金断裂带新生代以来的活动过程,前人开展了柴西缘地层的磁性地层学以及新生代动植物化石等各项工作(Sunetal., 2005b; Wuetal., 2012; Zhangetal., 2013, 2016; Lietal., 2017, 2021)。本文选取了采样精度较高、有化石等绝对年龄约束的花土沟、红三旱等剖面(Sunetal., 2005b; Changetal., 2015) 作为柴西缘约束阿尔金断裂带活动的典型剖面。

表1 阿尔金断裂带沿线盆地地层时代的划分与对比

1.3 索尔库里盆地

索尔库里盆地是一个东西向延伸的第三纪盆地,最大宽度为20km,平均海拔为2900~3000m,其东南以阿尔金断裂带为界,西北和西南以沿盆地边缘逆断层隆起的基底为界(图1)。前人对索尔库里盆地进行了充分的区域调查、地层学、沉积学等方面的研究(新疆维吾尔自治区区域地层表编写组, 1981; 陈正乐等, 2001; 李海兵等,2002; Rittsetal., 2004; Changetal., 2012, 2020)。索尔库里盆地的地层年龄是根据古生物证据和地层的相对关系确定的。索尔库里盆地东部地层更加靠近阿尔金断裂带,且出露较好,能够很好地记录阿尔金断裂带的演化信息,因此本文选取了盆地东部地层(Rittsetal., 2004; Yueetal., 2004; Changetal., 2012, 2020)作为索尔库里盆地约束阿尔金断裂带活动的典型剖面。

索尔库里盆地东部地层从下到上依次被划分为下干柴沟组、上干柴沟组、下油砂山组、上油砂山组、狮子沟组和七个泉组等地层单元。下干柴沟组地层由2~8m厚度的砾岩与块状红色泥岩互层组成,沉积环境为河漫滩相沉积;干柴沟组下部地层主要由块状红色泥岩组成,局部出露方解石结核、薄层砂岩层,介形虫存在于泥岩中几层几厘米厚的黄褐色或灰色岩层中,沉积环境为湖泊相沉积,上部地层逐渐变粗,由砾岩与红色、褐色泥岩互层组成,砾岩单元厚5~10m,向上逐渐变粗;下油砂山组地层由块状均匀砾岩组成,这种向上变粗的序列代表沉积环境为冲积扇相沉积;狮子沟组地层以灰色卵石和灰色砾岩为主,中间夹有灰绿色泥岩和棕色泥岩,砾岩的分选性差,碎屑支撑,叠瓦状排列,出露砂岩透镜体,沉积环境为冲积扇相-洪积扇相沉积,中间泥岩夹有砂岩层和石膏层,代表沉积环境为低能湖相沉积;七个泉组地层以砾岩为主,底部介形类组合的存在表明沉积时代为早更新世,沉积环境为冲积扇相沉积,七个泉组不整合上覆在狮子沟组上(Rittsetal., 2004; Yueetal., 2004; Changetal., 2012, 2020)。

1.4 塔里木盆地东南缘

塔里木盆地东南缘(以下简称塔东南)位于阿尔金断裂带和阿尔金山以北、车儿臣断裂以南的区域(图1)。前人认为塔东南与柴达木盆地在新生代早期为统一的沉积盆地,后期被阿尔金断裂带的左旋走滑所错断(Mengetal., 2001; Meng and Fang, 2009)。

塔东南地表覆盖严重,仅在阿尔金山北麓的江尕勒萨依、米兰河口地区出露部分新生代地层(Yueetal., 2004; 赵彦德和宋春晖, 2005; Wuetal., 2012)。地层单元自下而上可分为库姆格列木群、乌洽群、阿图什组、西域组、乌苏群和新疆群(新疆维吾尔自治区区域地层表编写组, 1981)。库姆格列木群地层由棕红色砂岩、灰棕色砾岩夹棕色泥质砂岩、砂质泥岩组成,富含钙质结核;乌恰组地层以红色块状砂岩、粉砂岩和泥岩为主,夹砂质砂岩或砂质砾岩;阿图什组地层由灰色砾岩夹粉砂岩、泥岩、砾岩组成,砾岩向上逐渐变粗;西域组地层为灰色巨厚层粗砾岩夹砂岩透镜体;乌苏群地层为砂质砾岩夹砾岩或砂岩透镜体,与下伏的西域组不整合接触。

对于塔东南地区,本文选取研究程度较好、有准确年龄约束的江尕勒萨依地区、米兰河口地区作为塔东南约束阿尔金断裂带活动的典型剖面(Rittsetal., 2004; Yueetal., 2004; Luetal., 2014)。

1.5 库木库里盆地

库木库里盆地是一个新生代的沉积盆地,西北边界为阿尔金断裂带,东北边界为祁漫塔格山脉,南部边界是昆仑断裂,库姆科尔盆地平均海拔4200m,面积17500km2,在地图上呈菱形(图1),新生代沉积主要沿盆地中轴线出现。盆地中部的百泉河段沉积序列最连续最长,向北流动的百泉河在盆地北部切割出一个主要背斜,在盆地南部切割一个次要背斜,北百泉河剖面以5°~45°的角度向东北方向倾斜(陕西省地质调查院, 2002(1)陕西省地质调查院. 2002. 阿牙克库木湖1:250000地质图)。

前人的研究将库木库里盆地地层从下到上分为渐新统石马沟组、中新统石壁梁组和上新统红石梁组(陕西省地质调查院, 2002; 肖爱芳等, 2005)。石马沟组地层由灰色砾岩或砂岩与黄褐色或黄色块状泥岩互层组成,厚约1277m,石马沟组显示一个总体向上变细的序列;石壁梁组地层由灰绿色块状粉砂岩或泥质粉砂岩与棕色或黄色块状泥岩互层组成,厚约1367m;红石梁组由红棕色块状粉砂岩或泥质粉砂岩与红棕色块状或板状泥岩互层组成,厚度超过225m(肖爱芳等, 2005; Luetal., 2016, 2018)。

本文选取了出露较长、采样精度较高、有化石等绝对年龄约束的北百泉河剖面和南百泉河剖面(Luetal., 2016, 2018)作为库木库里盆地约束阿尔金断裂带活动的典型剖面。

纵观整个阿尔金断裂带沿线盆地的沉积记录,可以发现,阿尔金盆地群的沉积基本涵盖了各种沉积相类型与沉积环境,以及可进行沿线区域沉积物类型、沉积相以及沉积速率变化的对比。首先,新生代早期的沉积出露在阿尔金断裂带中段的柴西缘红三旱剖面和东段的肃北盆地铁匠沟等剖面,存在可对比的扇三角洲-河湖相-扇三角洲/洪积扇相沉积序列;其次,早第三系地层在阿尔金断裂带沿线盆地群中广泛出露,可以大致划分为两个沉积单元:下层单元粒度相对较细以泥岩、粉砂岩、细砂岩为主的沉积物,以及上层单元颗粒较粗以粗砂岩、砾岩为主的沉积物;最后,晚第三系的地层也在阿尔金断裂带中段的索尔库里盆地和西段的库木库里盆地出露,存在沉积相由洪积扇相转变为湖泊相以及沉积速率激增的可靠对比。下文,将通过系统梳理、对比阿尔金断裂带沿线盆地的沉积年代以及沉积记录等特征对阿尔金断裂带的活动年代进行讨论。

2 地层时代

根据以上介绍的阿尔金断裂带沿线新生代沉积盆地的沉积相、沉积环境、不同沉积层序间的接触关系,结合磁性地层学结果初步建立阿尔金断裂带沿线盆地的新生代年代框架和沉积序列(图2、图3、图4、图5)。

图2 阿尔金断裂带始新世-渐新世年代框架(据Sun et al., 2005b; 宋春晖, 2006; Hilgen et al., 2012修改)Fig.2 Eocene-Oligocene chronological framework of the Altyn Tagh fault (modified after Sun et al., 2005b; Song, 2006; Hilgen et al., 2012)

图3 阿尔金断裂带渐新世-中新世年代框架(据Wang et al., 2003; Sun et al., 2005a; Lu et al., 2014, 2016; Chang et al., 2015; Hilgen et al., 2012修改)Fig.3 Oligocene-Miocene chronological framework of the Altyn Tagh fault (modified after Wang et al., 2003; Sun et al., 2005a; Lu et al., 2014, 2016; Chang et al., 2015; Hilgen et al., 2012)

图4 阿尔金断裂带沿线盆地渐新世-中中新世岩石地层对比(据Chang et al., 2012, 2015, 2020; Lu et al., 2014, 2016; Ritts et al., 2004; Sun et al., 2005a; Wang et al., 2003; Yue et al., 2004修改)Fig.4 Oligocene-Middle Miocene petrostratigraphic correlation along the Altyn Tagh fault (modified after Chang et al., 2012, 2015, 2020; Lu et al., 2014, 2016; Ritts et al., 2004; Sun et al., 2005a; Wang et al., 2003; Yue et al., 2004)

图5 阿尔金断裂带中中新世之后年代框架(据Chang et al., 2012, 2020; Lu et al., 2018; Hilgen et al., 2012修改)Fig.5 Post-Middle Miocene chronological framework of the Altyn Tagh fault (modified after Chang et al., 2012, 2020; Lu et al., 2018; Hilgen et al., 2012)

2.1 中始新世-渐新世

阿尔金断裂带两侧的盆地,始新世中期已经开始沉积。选取出露明显且有可靠年龄依据的柴西缘的红三旱剖面(Sunetal., 2005b)以及肃北盆地的铁匠沟剖面(宋春晖, 2006)进行研究,以此来分析阿尔金断裂带两侧盆地始新世-渐新世的沉积特征、构建阿尔金断裂带始新世-渐新世的地层年代框架。从图2可以看出,肃北盆地铁匠沟剖面底部沉积年龄约为43Ma(宋春晖, 2006),代表该盆地形成于43Ma。

肃北盆地铁匠沟剖面早新生代的沉积序列基本上可划分为三套。43~36.5Ma:沉积火烧沟组地层,43Ma左右的高原构造活动使肃北盆地开始沉积,首先沉积高沉积速率的扇三角洲沉积,以砾岩和泥岩夹层为主;40Ma之后,沉积环境转变为稳定的细粒湖相沉积,沉积物颗粒细,以泥岩、粉砂岩为主。36.5~35.5Ma:肃北盆地区域存在一个火烧沟组与白杨河组的不整合接触关系。35.5~27.2Ma:沉积白杨河组地层,36Ma左右的构造活动使肃北盆地沉积环境再次转变为高沉积速率的扇三角洲沉积,随后34Ma开始转变为低沉积速率的细粒碎屑湖相沉积。

位于柴西缘的红三旱剖面底部年龄约为41Ma(Sunetal., 2005b),代表该盆地形成于41Ma。早新生代的沉积序列也可划分为三套。41~35.5Ma:以下干柴沟组地层为主,柴西缘红三旱剖面沉积环境稳定,为低沉积速率的细粒湖相沉积相,以泥岩和粉砂岩为主。35.5Ma:下干柴沟组和上干柴沟组地层间存在一期角度不整合事件。35.5~26.5Ma:沉积上干柴沟组地层,沉积物为砂岩夹泥岩、砾岩,代表河流相-洪积扇相沉积环境,向上砾岩逐渐变粗、增多,构成向上的磨拉石建造。

无论是阿尔金中段南部的柴西缘地区还是阿尔金东段北部的肃北盆地都在晚始新世(ca.36Ma)存在一期沉积间断事件。在此之前,阿尔金沿线盆地沉积环境稳定,沉积物的颗粒细,多为泥岩、粉砂岩,以湖相沉积为主。在此之后,扇三角洲和河流相的粗碎屑物质开始沉积,物源主要来自于阿尔金山。同时肃北盆地和柴西缘在晚始新世(ca.36Ma)都发育有角度不整合(Sunetal., 2005b; 宋春晖, 2006)。中始新世-渐新世,盆地的沉积速率虽有变化,但是普遍较低,在0~100m/Myr之间(图6、图7)。因此柴达木盆地和塔里木盆地的沉积环境在始新世晚期前后一直为稳定的湖相沉积,变形仅局限在阿尔金断裂带沿线的线性地区。

图6 阿尔金断裂带沿线盆地沉积速率变化图(据Wang et al., 2003; Sun et al., 2005a, b; 宋春晖, 2006; Chang et al., 2012, 2015, 2020; Lu et al., 2014, 2016, 2018修改)Fig.6 Variation of basin sedimentation rate along the Altyn Tagh fault (modified after Wang et al., 2003; Sun et al., 2005a, b; Song, 2006; Chang et al., 2012, 2015, 2020; Lu et al., 2014, 2016, 2018)

图7 阿尔金断裂带沿线盆地沉积速率对比图(据Wang et al., 2003; Sun et al., 2005a, b; 宋春晖, 2006; Chang et al., 2012, 2015, 2020; Lu et al., 2014, 2016, 2018修改)Fig.7 Sedimentary rate correlation of basins along the Altyn Tagh fault (modified after Wang et al., 2003; Sun et al., 2005a, b; Song, 2006; Chang et al., 2012, 2015, 2020; Lu et al., 2014, 2016, 2018)

2.2 渐新世-中中新世

选取自西向东出露明显、研究程度较好的七个盆地剖面:库木库里盆地的北百泉河剖面(17.3~6.5Ma),塔东南的江尕勒萨依剖面(22.3~11Ma)、米兰剖面和索尔库里剖面,柴西缘的花土沟剖面(27.3~11.5Ma),肃北盆地的铁匠沟(22~9Ma)和西水沟剖面(20~9.3Ma)进行研究。这些剖面的沉积时代大多集中在渐新世-中新世,据此来分析阿尔金断裂带两侧盆地渐新世-中新世的沉积特征、并构建阿尔金断裂带渐新世-中新世的地层年代框架(图3、图4)。

这七个盆地的沉积物可以大致划分为两个沉积单元:下层单元粒度相对较细,沉积物以泥岩、粉砂岩、细砂岩为主;以及上层单元颗粒较粗,沉积物以粗砂岩、砾岩为主。这种沉积序列表明盆地均存在一个向上逐渐变粗的磨拉石建造。细粒河流相沉积-粗粒冲积扇相三角洲相沉积的两阶段沉积模式在阿尔金断裂带沿线沉积盆地中广泛存在。这些剖面中的西水沟、铁匠沟、花土沟、北百泉河、江尕勒萨依等均进行了较高精度的磁性地层学和生物化石的研究(Gilderetal., 2001; Wangetal., 2003; Sunetal., 2005a; Luetal., 2014, 2016; Changetal., 2015),以此建立较精确的阿尔金断裂带沿线沉积盆地渐新世-中新世地层年代框架(图3)。

磁性地层学和生物地层学的研究,可以对上述两阶段沉积转变的节点起到很好的年龄约束作用。肃北盆地的西水沟和铁匠沟剖面沉积转变的年代在14Ma与13.6Ma,柴西缘花土沟剖面沉积转变的年代在15Ma,塔东南的江尕勒萨依剖面沉积转变年代为16Ma,库木库里盆地的北百泉河剖面沉积转变年代为13.5Ma。塔东南的索尔库里与米兰剖面虽然没有详尽的磁性地层学的研究,但是生物地层年龄与低温热年代学相结合,将索尔库里与米兰剖面沉积转变的时代分别约束为13.5Ma与15Ma(图4)。

同时各个盆地的沉积速率变化也很好的符合了这一期沉积事件。在中中新世前后沉积速率发生了显著的变化,铁匠沟剖面的沉积速率由100m/Myr突变为300m/Myr,西水沟剖面的沉积速率由100m/Myr突变为400m/Myr,花土沟剖面的沉积速率由180m/Myr突变为500Ma,江尕勒萨依剖面沉积速率由120m/Myr突变为300m/Myr,北百泉河剖面沉积速率由50m/Myr突变为320m/Myr(图6、图7)。

2.3 中中新世之后

选取出露明显且有可靠年龄依据的库木库里盆地的南百泉河剖面(Luetal., 2018)以及索尔库里盆地达坂剖面(Changetal., 2012, 2020)进行研究,以此来分析阿尔金断裂带两侧盆地中中新世之后的沉积特征、构建阿尔金断裂带中中新世之后的地层年代框架(图5)。

从索尔库里盆地达坂剖面的沉积记录和磁性地层学研究上来看,5.4Ma前后,沉积相由洪积扇相沉积转变为湖泊相沉积,沉积物由粗粒的砂砾岩向上逐渐细化为细粒的泥岩、泥质粉砂岩。沉积速率由80m/Myr增加到150m/Myr(图6、图7)。

库木库里盆地的南百泉河剖面,根据沉积地层倾角的突变(65°→46°)和地层超覆的关系可以将沉积年龄为7.5Ma的地层确定为生长地层,这说明库木库里盆地缩短变形的起始时间为7.5Ma,支持了中新世晚期山脉协同增长的观点(Yuanetal., 2013)。

3 阿尔金断裂带新生代演化模型

近二十年来,国内外学者根据阿尔金断裂带周缘不同的研究区域以及不同的研究方法获得的结果,提出了阿尔金断裂带新生代的演化模型,大致可以将其划分为以下五种模型:

(1)Yue and Lous (1999)根据热年代学等资料,提出了阿尔金断裂带的两阶段演化模型,渐新世-中中新世为第一阶段,阿尔金断裂带向北东方向延伸,以走滑运动为主;中中新世以后为第二阶段,阿尔金断裂带的左旋走滑分量被祁连山和柴达木盆地的缩短变形所容纳,转变为阿尔金山的大规模隆升运动。(2)Yinetal.(2002)根据阿尔金断裂带两侧的断裂几何学和运动学,提出了阿尔金断裂带五阶段的北东-南西向扩展模型:第一阶段(50~40Ma)阿尔金断裂带西端断裂、祁漫塔格山和柴达木盆地西北缘开始形成;第二阶段(40~30Ma)阿尔塔什断裂和祁连山断裂系开始活动;第三阶段(30~20Ma)阿尔金断裂带开始向西南方向走滑和隆升;第四阶段(20~10Ma)现今阿尔金断裂带格局形成;第五阶段(10Ma~至今)阿尔金断裂带向西段和东段持续扩展。(3)Wuetal.(2012)通过对柴达木盆地西北缘盆地沉积物的物源示踪,提出了阿尔金断裂带两阶段演化模式,始新世晚期-中中新世(36~15Ma)为第一阶段,在应力集中的线性区域形成了一个局限在中下地壳的左旋韧性剪切带,基底断裂的活动使得阿尔金山地区逐渐隆升;在中中新世(ca.15Ma),青藏高原东北缘与塔里木板块东南缘之间的地壳断裂,标志着阿尔金断裂带大规模左旋走滑运动的开始。(4)Wangetal.(2016)根据河西走廊地区磁性地层学结果,提出了阿尔金断裂带北向扩展的两阶段模式,阿尔金断裂带的走滑活动于始新世-渐新世期间终止于柴西缘;结合碎屑物源、沉积速率以及垂直轴旋转的同步变化,在中中新世(ca.13.5Ma),阿尔金断裂带开始向现今的最东端运动,并扩展至今。(5)Wuetal.(2019)利用柴达木盆地西北缘高分辨率地震反射资料,提出了阿尔金断裂带的三阶段变形模型:第一阶段,早始新世-中中新世(53.5~16.9Ma)阿尔金断裂带的应变幅度小,走滑速率基本不变;第二阶段(16.9~15.3Ma)其应变速率增加,沿线发育一系列局部不整合接触;第三阶段(15.3Ma之后)阿尔金断裂带应变速率突然下降了1~2个数量级。

基于近二十年来阿尔金断裂带沿线盆地长序列的高分辨率地层的研究进展,通过磁性地层学建立起阿尔金断裂带新生代活动的年代框架,结合盆地的沉积学记录,并汇编前人热年代学的工作,以及综合分析上述阿尔金断裂带新生代的演化模型,本文提出一种新的反映新生代阿尔金断裂带活动的三阶段演化模型。

第一阶段,晚始新世-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。前人的研究表明阿尔金断裂带沿线新生代沉积盆地的底部沉积年龄为始新世中期(41~43Ma)(Sunetal., 2005b; 宋春晖, 2006),阿尔金山在始新世晚期(ca.36Ma)的早期隆升,使得阿尔金断裂带沿线地区的沉积环境由细粒的湖相沉积逐渐转变为粗粒的三角洲-冲积扇相沉积,同时阿尔金断裂带沿线的肃北盆地和柴西缘在始新世晚期(ca.36Ma)都发育一个直接的角度不整合面,标志着阿尔金断裂带在始新世晚期(ca.36Ma)地层遭受改造、剥蚀,也是阿尔金山早期隆升的结果;同时,由于柴达木盆地和塔里木盆地的沉积环境在始新世晚期前后一直为稳定的湖相沉积,变形仅局限在阿尔金地区沿线的线性地区。因此,上述沉积学证据表明阿尔金地区至少在始新世晚期(ca.36Ma)时开始小范围的线性隆升。另一方面,在始新世中期-渐新世期间,盆地的沉积速率虽有变化,但是普遍较低(0~100m/Myr)(图6、图7),表明此时的阿尔金山虽然在隆升,但是隆升的幅度和范围不大。Yinetal.(2002)通过构造变形和岩相学等测定,推断阿尔金断裂带东段南山断裂开始形成于渐新世早期(ca.33Ma),阿尔金断裂带西段可能形成于始新世晚期(ca.49Ma);Jolivetetal.(1999, 2001)、陈正乐等(2006)、孙岳等(2014)根据阿尔金断裂带内花岗岩等块体的热年代学的研究(图8)也揭示出在晚始新世(ca.36Ma)-中中新世(ca.15Ma)阿尔金断裂带存在着快速走滑事件;国家地震局《阿尔金活动断裂带》课题组(1992)、李海兵等(2002)、刘俊来等(2003)从显微构造角度对阿尔金断裂带走滑引起的花状构造做了研究,认为阿尔金断裂带为正花状走滑断裂系,这种走滑方式必然会引发山体的垂向隆升,且根据同变形期新生矿物激光微区40Ar/39Ar定年,确定花状构造形成年龄为中-晚始新世。因此,上述不同学科的证据均支持至少在始新世晚期(ca.36Ma)以来,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,反映了阿尔金断裂带的运动开始于稍晚于印度-欧亚大陆碰撞的时限(图9)。

图8 阿尔金断裂带新生代热年代学数据汇编图绿色菱形代表磁性地层构造事件点,红色圆点代表热年代学数据点(据Jolivet et al., 1999, 2001; 刘永江等, 2000, 2001, 2007; Sobel et al., 2001; 陈正乐等, 2001, 2006; 万景林等, 2001; Wang et al., 2006; 张志诚等, 2010; 孙岳等, 2014; Wang et al., 2015; Zhao et al., 2020修改)Fig.8 Statistics of thermochronology ages since the Cenozoic along the Altyn Tagh faultThe green rhombus represent magnetostratigraphy section and the blue dots represent thermochronology data points (from Jolivet et al., 1999, 2001; Liu et al., 2000, 2001, 2007; Sobel et al., 2001; Chen et al., 2001, 2006; Wan et al., 2001; Wang et al., 2006; Zhang et al., 2010; Sun et al., 2014; Wang et al., 2015; Zhao et al., 2020)

图9 阿尔金断裂带新生代活动模式示意图(据Yue and Lous, 1999; 吴磊, 2011; Lu et al., 2016修改)Fig.9 Cenozoic active pattern of the Altyn Tagh fault (modified after Yue and Lous, 1999; Wu, 2011; Lu et al., 2016)

第二阶段,中中新世开始,阿尔金山开始大规模的隆升活动,伴随着阿尔金断裂带较少量的走滑运动(图9)。阿尔金断裂带沿线盆地在中中新世普遍存在一期沉积类型的转变(图4),由以粒度较细的泥岩、粉砂岩等沉积物为主向上逐渐转变为粒度较粗的砾岩等沉积;同时沉积速率激增3~6倍(图6、图7),虽然因各盆地距阿尔金断裂带的距离不同以及盆地的属性不同,使得沉积转变的节点和沉积速率变化的幅度有所差异,但是沿线盆地沉积物岩性的转变与沉积速率的变化趋势是相同的。Yueetal.(2004)、Wuetal.(2012)、Chengetal.(2015, 2016)根据碎屑锆石U-Pb年龄峰进行物源分析,结果显示在中中新世时期,阿尔金山的隆升改变了周围盆地的沉积物源来源;Jolivetetal.(1999, 2001)、Sobeletal.(2001)、Rittsetal.(2008)对阿尔金断裂带沿线基底岩石进行了热年代学研究,数据指示了中中新世(ca.15Ma)阿尔金山脉的快速折返(图8);Gilderetal.(2001)、Yinetal.(2002)、Luetal.(2014, 2016)分别对阿尔金断裂带东段的肃北盆地西水沟剖面、阿尔金断裂带西段南北两侧的江尕勒萨依地区以及库木库里盆地北百泉河剖面进行磁偏角旋转的研究,结果显示在中中新世之前,肃北盆地、江尕勒萨依地区、库木库里盆地均发生了显著的旋转变形,在中中新世之后,无明显的旋转变形发生,表明中中新世之前,阿尔金断裂带发生持续左旋走滑运动,中中新世之后阿尔金断裂带的滑动速度大大减慢;此外,地震资料揭示的阿尔金断裂带及柴西缘生长地层的形成与发育也指示了中中新世阿尔金山的大规模隆升(Yinetal., 2008; 徐波等, 2013; Chengetal., 2014, 2015, 2016; Lietal., 2017, 2021; Liuetal., 2017)。因此,上述不同学科的证据均支持从中中新世开始,阿尔金山开始大规模的隆升活动,伴随着阿尔金断裂带较少量的走滑运动。

第三阶段,晚中新世以来,阿尔金断裂带发生了重新定向的变形,构造活动明显加强(图9)。这种与逆冲有关的褶皱构造很可能意味着中新世晚期前陆发生了向盆地方向的脉冲变形。阿尔金断裂带沿线盆地沉积物沉积速率的增加和沉积物源区的急剧变化指示阿尔金山在晚中新世期间经历了显著的岩石抬升和折返(Zhaoetal., 2001; Zhangetal., 2016);Jolivetetal.(2001, 2003)、万景林等(2001)、陈正乐等(2006)对阿尔金断裂带岩体进行了热年代学研究,数据表明阿尔金断裂带沿线岩体与逆冲有关的快速折返开始的时间为10~7Ma(图8);Chengetal.(2018)通过运用高分辨率三维地震剖面等手段对与生长地层等同沉积构造密切相关的柴西缘背斜褶皱的几何形态进行研究,发现多条背斜在晚中新世(ca.10Ma)迅速形成与发展。因此,上述不同学科的证据均支持在晚中新世期间阿尔金断裂带发生了重新定向的变形,也支持晚中新世以来青藏高原东北缘构造活动加强的观点(Yuanetal., 2013)。

近期,Lietal.(2021)对柴达木盆地西北缘逆冲断裂带西北段与阿尔金断裂带中段交界处的黑石丘地区进行了古地磁偏角的研究,其结合前人古地磁结果得到,在早渐新世至中中新世期间,阿尔金断裂带的左旋走滑运动只引起了阿尔金断裂带中段附近盆地的旋转变形,中中新世以后,沿阿尔金断裂带走向发生了分别向断裂带东段和西段延伸的走滑作用,导致了附近盆地的旋转变形。而从阿尔金断裂带沿线岩体的热年代学数据汇编(图8)中可以发现,较老的年龄组分(ca.30Ma以前)在阿尔金断裂带中段出露较多,在阿尔金断裂带东段和西段出露较少;而年轻年龄组分(ca.15Ma以后)在阿尔金断裂带东段和西段出露较多,这似乎也表明阿尔金断裂带中段先开始活动,然后再向东西两端发展,但也有可能是年代学数据量分布不均所导致的假象,对于这一论断还需要更多的证据来证实。

此外,这三阶段的构造变化在整个青藏高原东北缘以及西缘等区域范围内均有同期表现。

第一阶段,晚始新世-中中新世。Clarketal.(2010)利用低温热年代学的手段对西秦岭北缘断裂上盘进行研究,发现在45~50Ma发生过一次快速的冷却事件,这与西秦岭北缘断裂带内断层泥的Ar-Ar测年结果一致(Duvalletal., 2011);Dupont-Nivetetal.(2008)对青藏高原东北缘西宁-兰州地区新生代地层磁偏角的研究变化揭示,古新世至中新世之间,该地区经历了约20°的顺时针构造旋转;可见,早新生代的构造变形在青藏高原东北缘广泛地区均有报道,如柴达木盆地南北缘(Mocketal., 1999; Jolivetetal., 2001; Yinetal., 2002; Yinetal., 2008; Zhuangetal., 2011; Shietal., 2018)、祁连山内部(Qietal., 2016; Heetal., 2017)、西秦岭和西宁-兰州盆地(Dupont-Nivetetal., 2004; Daietal., 2006; Wangetal., 2016)。

第二阶段,中中新世-晚中新世。Zhengetal.(2015)对高原西缘塔里木盆地的阿尔塔什、柯克亚等地展开了磁性地层学的研究,揭示天山在中中新世时期构造活动强烈;积石山(Houghetal., 2011; Leaseetal., 2011)、鄂拉山(Duvalletal., 2013)等山脉的热年代学研究也揭示了青藏高原东北缘众多山脉在中中新世开始隆升;青藏高原东北缘的活动断裂如昆仑山断裂(Fu and Awata, 2007; Duvalletal., 2013);海原断裂(Duvalletal., 2013);温泉断裂(Yuanetal., 2011);日月山断裂(Yuanetal., 2011)也在中中新世开始活动。

第三阶段,晚中新世以来。Da⊇ronetal.(2007)、Charreauetal.(2008)、Sun and Zhang (2009)、Luetal.(2010)、Zhangetal.(2013)分别对高原西缘天山地区以及塔里木盆地周缘的库车、和田等地进行了同沉积生长地层的磁性地层学进行研究,发现高原西缘很多山间盆地构造缩短变形的起始年龄均为晚中新世;Zhaoetal.(2001)、郑德文等(2005)、Craddocketal.(2011)、Liuetal.(2011)、Luetal.(2012)对青藏高原东北缘西宁、贵德等盆地以及拉脊山、六盘山等山脉研究发现晚中新世经历了沉积速率的增加以及源区的急剧变化,这表明青藏高原东北缘诸多山脉在晚中新世经历了显著的抬升剥蚀。

综上,本文提出的阿尔金断裂带三阶段的演化模型,在整个青藏高原西缘和东北缘区域均有广泛的同期/准同期的构造事件响应,指示了印度-欧亚大陆碰撞后在陆内地区的远程效应,进而表明印度-欧亚大陆的汇聚作用在新生代早期就通过阿尔金断裂带传递而影响到整个青藏高原周缘地区,这一论断还需要更多的证据来证实。

4 结语

(1)对阿尔金断裂带沿线盆地长序列高精度的磁性地层年代学结果进行统计,统计结果为揭示阿尔金断裂带走滑和阿尔金山的隆升的时限和范围提供了年代学基础,并结合地层中的化石记录以及沉积物、沉积环境和不同沉积层序间的接触关系,初步建立起了阿尔金断裂带沿线盆地的新生代年代框架和沉积序列,识别出了沿着阿尔金断裂带盆地中广泛发育的三期沉积与构造事件,并确定了具体时代为晚始新世、中中新世与晚中新世。

(2)结合近些年发表的热年代学等资料,对阿尔金断裂带新生代的演化模型进行了讨论,提出阿尔金断裂带新生代的三阶段演化模型:第一阶段,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;第二阶段,中中新世开始,阿尔金山开始大规模的隆升活动,伴随着阿尔金断裂带较少量的走滑运动;第三阶段,晚中新世以来,阿尔金断裂带发生了重新定向的变形,构造活动加强。

(3)阿尔金断裂带沿线盆地中古地磁磁偏角旋转的结果以及岩体的热年代学数据表明,在早渐新世至中中新世期间,阿尔金断裂带中段开始活动,中中新世以后,沿阿尔金断裂带走向发生了分别向阿尔金断裂带东段和西段延伸的走滑运动,但对于这一论断还需要更多的证据来证实。

(4)本文提出的阿尔金断裂带三阶段的演化模型,在整个青藏高原西缘和东北缘区域均有广泛的同期/准同期的构造事件响应,指示了印度-欧亚大陆碰撞后在陆内地区的远程效应,进而表明印度-欧亚大陆的汇聚作用在新生代早期就通过阿尔金断裂带传递而影响到整个青藏高原周缘地区,这一论断还需要更多的证据来证实。

目前对阿尔金断裂带沿线盆地长沉积序列的定年研究总体上仍然较少,下一阶段应在阿尔金断裂带沿线,尤其是阿尔金断裂带西段地区具有长沉积序列的沉积盆地开展工作,系统厘定沿线地层年代,以此来不断完善阿尔金断裂带的年代学框架;同时,发展新的定年技术,综合多学科、多手段对阿尔金断裂带的年代学进行系统、综合性研究。

本文对阿尔金断裂带两侧沉积盆地沉积记录的研究以及其揭示的阿尔金断裂带走滑与阿尔金山隆升的时限和范围的结果,有助于沿线地区油气资源更加精确的勘探与开发,更好地服务于国家发展。

致谢与张佳伟博士进行了有益讨论。感谢审稿专家对文章提出的建设性意见,以及编辑部俞良军老师的悉心编审。

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