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中亚造山带西段燕山期盆山耦合:深部结构与陆内变形机制

赵斐宇

中亚造山带西段燕山期盆山耦合:深部结构与陆内变形机制

赵斐宇1
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作者信息

  • 1. 中国海洋大学
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摘要

中亚造山带(CAOB)是世界上最大的显生宙增生造山带和大陆地壳生长地区,古生代造山拼合和随后的活化作用的联合效应导致其形成现今复杂的构造格局。前人针对中亚造山带的造山过程研究取得了重要成就,但就燕山期变形、盆山耦合方面研究依然很薄弱。区域上,中国西部自中生代以来,受其南部的羌塘、拉萨以及Kohistan-Dras等不同的地块、岛弧和增生体系不断向欧亚大陆发生碰撞拼贴的构造事件影响,中亚造山带西段发生了既具有独特性同时又具有普遍性的燕山期构造变形,影响着区域陆内盆-山系统的构造与演化,致使天山造山带多阶段的隆升和其南北两侧准噶尔、吐哈、塔里木等盆地的浅部沉积沉降、构造变形以及深部构造特征和动力学机制之间存在耦合关系。中亚造山带西段的盆(准噶尔盆地、吐哈盆地、塔里木盆地等)和山(天山)共同构成了新疆区域独特的盆-山构造格局。 本论文以准噶尔盆地、吐哈盆地、塔里木盆地与天山造山带之间的耦合关系为主要研究内容,并试图揭示深部结构与陆内变形机制,以沉积学、构造地质学、重磁资料处理等理论为基础,基于盆-山耦合的思路与方法,针对目前天山及其南北两侧准噶尔盆地、吐哈盆地与塔里木盆地燕山期盆-山关系研究中存在的问题,将盆地沉积充填、断裂展布、构造迁移、构造变形及造山带多阶段隆升等规律与最新的重力、磁力、地震等地球物理资料结合分析,主要取得了以下几点新的认识: (1)中亚造山带西段盆-山格局对应着显著的重、磁异常特征,据重磁特征和前人构造研究,本文将该区重磁单元划分为阿尔泰、准噶尔-吐哈、天山及塔里木等4大异常区,反映了区域深大断裂的展布及基底的起伏形态;依据断裂带等级将断裂划分为阿尔泰、准噶尔、天山-吐哈、塔里木、阿尔金及西昆仑等6个断裂系,这些断裂系主要继承自古亚洲洋及特提斯洋俯冲、闭合过程;在重、磁资料分析及断裂体系研究的基础上,将中亚造山带西段盆-山构造格架划分为4个一级构造单元、7个二级构造单元、11个三级构造单元和26个四级构造单元。 (2)中-新生代期间,准噶尔、吐哈、塔里木等盆地在燕山期构造运动的影响下各地层之间存在广泛的不整合接触关系;天山造山带中生代以来隆升可以划分为晚三叠世-早侏罗世(220Ma~180Ma)、晚侏罗世-早白垩世(150Ma~100Ma)以及晚白垩世以来(96Ma)等三个阶段,控制并影响着两侧准噶尔、吐哈、塔里木盆地的沉积环境变化、沉积中心迁移以及盆地格局演化。 (3)在天山造山带多阶段隆升影响之下,中亚造山带西段前陆冲断带内中生代以来构造样式主要表现为逆冲推覆结构,构造变形强度自造山带向两侧盆地内呈现出逐渐变弱的趋势;受造山带控制,准噶尔、吐哈、塔里木等各盆地内断裂的分布呈现出继承性发育的特征,同时,在羌塘、拉萨以及Kohistan-Dras等不同的地块碰撞拼合作用影响之下,各盆地内断裂发育在多期构造运动中又表现出改造性和迁移性的特点;晚三叠世以后,中亚造山带西段总体发育陆内前陆盆地、陆内坳陷以及各地块碰撞-挤出-东移形成的走滑拉张断陷。 (4)受不同地块之间俯冲、碰撞作用影响,中亚造山带西段盆-山结合部位深部的地壳与岩石圈发生了复杂的断裂变形、褶皱重叠等地质过程,致使中亚造山带西段莫霍面深度分布在36~56km之间,莫霍面埋深与地壳厚度整体呈现出“南厚北薄”的分布趋势;中-新生代期间,受印度板块向北持续推进挤压作用影响,准噶尔-吐哈地块与塔里木地块形成对向俯冲,天山造山带地壳缩短变形,岩石圈厚度增大,同时,深部地幔热物质上涌,导致深部密度层不均匀,影响中亚造山带西段地壳波速度和岩石圈结构变化。 (5)中生代以来,天山造山带受准噶尔-吐哈地块、塔里木地块对向俯冲推挤作用及南部各地块碰撞影响,横向上发生缩短变形,发育一系列褶皱冲断带,影响两侧盆地构造变形强度由造山带向盆地内逐渐减弱。纵向上发生汇聚、隆升造山,导致造山带两侧岩石圈挠曲变形,为盆地沉降提供动力与物源,致使盆地内浅部沉积-构造迁移发生多方向、多阶段的变化;同时,造山带南北两侧地块的对向俯冲以及相邻各地块之间碰撞的联合效应,引发天山造山带下方软流圈上涌、岩石圈加热、壳幔物质交互等地质过程,导致深部密度界面产生差异性,影响中亚造山带西段莫霍面及地壳厚度起伏变化,为造山带隆升及相邻盆地之间盆-山格局、构造变形、沉积沉降提供深部动力。

关键词

中亚造山带/燕山期/盆山耦合/深部结构/陆内变形机制

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授予学位

博士

学科专业

海洋地球物理学

导师

孟凡顺

学位年度

2018

学位授予单位

中国海洋大学

语种

中文

中图分类号

P5
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