中山大学王洋课题组揭示滇西北裂陷系早新生代缩短变形及构造反转
(通讯员王宇扬、王洋)在汇聚造山带的构造演化的晚期阶段,其运动学特征和变形样式往往发生显著转变。如自印度-亚欧板块初始碰撞~40 Ma后(中-晚中新世),青藏高原东南缘经历了从斜向挤压到走滑-伸展的转换,且区域断裂系统广泛发生运动学性质的反转。但是该区域性构造反转的时限及驱动机制仍不明确,制约了对陆内造山过程与动力学的理解。
图一:青藏高原东南缘构造纲要图
滇西北裂陷系位于红河断裂北西端(图一),毗邻喜马拉雅东构造结,经历了古生代-中生代特提斯洋俯冲闭合相关的多期造山作用,新生代以来又受到高原隆升和侧向扩展挤出的影响,发育了复杂的断裂体系,并伴随强烈地震活动,形成显著的盆岭地貌(图二)。本研究通过对滇西北裂陷区开展了详细的构造-沉积分析,结合磷灰石(U-Th)/He与裂变径迹热年代学分析,构建了该区新生代变形时序。基于新处理的地球物理资料以及GNSS观测数据,分析了研究区内主要活动断裂的构造活动性以及地壳变形特征。
图二:滇西北裂陷系地质图
本研究的构造和沉积观测结果表明,该区在58-36Ma期间发育的一系列的沉积地层经历了明显的缩短变形(图三),指示了该区在始新世晚期至渐新世/中新世早期广泛发育了逆冲-褶皱体系,并伴随有区域性的快速剥露与地貌隆升。
图三:古近系沉积建造及缩短构造
此外,通过梳理从东南亚到高原东南缘内广泛发育的中-新生代盆地、褶皱-逆冲带、剪切带、变质杂岩体等的构造演化过程,本研究揭示了一个从马来半岛直到我国滇西地区的的近南北向巨型斜向汇聚造山带。
滇西地区盆地内沉积的最老新近系地层约为7.8Ma(图四),盆缘断裂具有显著正断分量,碎屑磷灰石AFT数据指示该区在~10Ma发生加速剥蚀,这些证据暗示了该区域在中新世晚期-上新世期间转换为伸展构造,并形成盆-岭相间的地貌景观。
图四:新近系沉积建造
最后,基于前人的地球物理及大地测量资料,本研究重新处理并分析了这个地区内现今的变形特征。表明其现今为高剪切应变率,高面膨胀率的强拉张区,其主拉应力方向接近北东向(图五),其地壳深部则表现出部分熔融的性质。
图五:现今变形特征
综合地质与地球物理观测,本研究提出斜向汇聚带的地壳增厚过程使得深部地壳温度升高,弱化了下地壳与上地幔的强度(尤其是在富水的条件下),并导致造山作用晚期的重力垮塌,驱动滇西北裂陷系发生显著的构造转换(图六)。
图六:滇西北裂陷系新生代构造演化模式
该论文以中山大学地球科学与工程学院硕士研究生王宇扬为第一作者,王洋教授为通讯作者,发表在国际著名地学期刊《Tectonics》:
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