科学通报|西秦岭造山带晚中生代-新生代陆内构造演化
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科学
2024-08-28 16:30
北京
中山大学地球科学与工程学院和广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室张培震院士课题组在《科学通报》撰文，通过断层滑动矢量应力反演，对西秦岭造山带晚中生代以来的构造应力场演变过程进行了系统研究，构建了西秦岭造山带晚中生代-新生代陆内构造演化过程，并据此建立了造山带陆内构造演化的一般规律。
秦岭造山带是中国大陆的脊梁，近东西向延伸~1200 km，东连大别造山带，并被郯庐断裂截切；西接祁连和昆仑造山带，被阿尔金断裂所限制。在前寒武纪地壳垂向加积增生基础上，古生代-早中生代期间，由华北与华南地块及其间所夹持的秦岭地体，历经多阶段洋-陆俯冲与陆-陆碰撞构造作用，奠定了秦岭造山带内部的地体拼合配置关系和岩石地层单元，形成了横亘于中国大陆中部的中央造山系。前人以商丹缝合带为界，将其划分为南秦岭和北秦岭。然而，晚中生代以来，秦岭造山带进入陆内构造演化阶段，在东亚陆缘多向汇聚的构造背景下，使得中国大陆的构造-地貌格局发生显著改变。东部太平洋板块不断俯冲后撤，导致先存的中国东部高原岩石圈快速减薄而逐渐垮塌；同时西部新特提斯大洋持续消减，(原)青藏高原不断生长，造成中国西部地壳强烈增厚，在东、西两侧活动陆缘远程效应的共同作用下，使得秦岭造山带从地表过程、地貌形态、现代地震活动到深部岩石圈结构，在佛坪穹隆两侧都存在着显著差异，据此又将秦岭分为东秦岭与西秦岭造山带。西秦岭造山带位于中国大陆中部，是太平洋和特提斯构造域多向汇聚叠加的前锋地带。因此，西秦岭晚中生代以来的陆内变形蕴涵着东亚多向汇聚的地质过程，是分析陆内构造叠加作用和动力学转换过程的天然实验室。张逸鹏等人在前人厘定西秦岭造山带内主要构造期次及其时代的基础上，通过对西秦岭内部露头尺度断层滑动矢量数据的搜集与处理，反演西秦岭各期构造所处的古构造应力场状态。综合西秦岭内部地层接触关系与构造层划分及相应的年代学研究成果，共划分出四个阶段应力场，整体表现为最大主应力方向存在显著的顺时针旋转过程，揭示出西秦岭陆内变形受太平洋构造域的影响逐渐减弱，而相应的受特提斯构造域作用逐渐增强(图1)。并且这种“伸展垮塌-剥蚀夷平-活化隆升”是陆内造山带受多个构造域控制和发展的一般规律，并且陆内变形总是受控于最为活动的构造域，这种转变过程是渐变的(图2)。![]()
图1. 东亚多向汇聚构造环境及西秦岭造山带现今岩石圈结构.
西秦岭造山带晚中生代-现今古构造应力场与陆内构造演化过程: (a) 早白垩世, (b) 晚白垩世-古新世, (c) 始新世-渐新世, (d) 中新世, (e)现今. (f) 西秦岭现今岩石圈结构特征.
图2. 造山带陆内构造演化过程模式图.
(a) 伴随着洋壳消失, 陆间造山带形成, 逐渐进入陆内构造演化; (b) 在碰撞作用结束后, 陆内造山带地壳仍处于异常加厚阶段, 存在重力失稳，继而在伸展垮塌作用下，使造山楔趋于稳定; (c) 陆内造山带在不受陆缘板块作用的影响下，向着克拉通化的方向发展，逐渐呈现出准平原化的地貌; (d) 当陆内造山带受新出现的构造域影响时，会再次被活化，快速隆升, 同时产生一系列与加厚地壳和岩石圈地幔上涌相关的火山活动.
张逸鹏, 张培震, 王岳军, 许斌斌, 王伟涛*. 西秦岭造山带晚中生代-新生代陆内构造演化. 科学通报, 2024, 69(18): 2568–2586
https://doi.org/10.1360/TB-2023-0829
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