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我所王伟涛副研究员等在青藏高原东北缘的重大研究进展

2017-06-29

新生代早期印度板块与欧亚大陆的碰撞及其持续楔入作用不仅形成了号称“世界屋脊”的青藏高原,还在亚洲大陆内部形成了一系列规模巨大的造山带与沉积盆地,对中国西部构造格局、环境演变和气候变化产生重大影响。青藏高原东北缘的祁连山造山带南邻柴达木盆地,北接河西走廊盆地是青藏高原向北东方向扩展的前缘部位和最年轻的组成部分(图1)。祁连山及其邻近新生代盆地沉积记录了丰富的构造变形与气候变化信息,是青藏高原隆升与扩展的动力学机制研究的核心和热点,也是研究中国大陆构造变形、生态环境演变和减轻自然灾害的重要内容。

中国地震局地质研究所新构造与地貌研究室王伟涛副研究员与合作者重点选择祁连山及其南、北两侧的柴达木盆地与河西走廊盆地山脉隆升与盆地沉积演化开展研究。磁性地层学、生物地层学以及低温热年代学方法研究发现柴达木盆地与河西走廊盆地自晚渐新世(~25 Ma)开始接受沉积,并持续至上新世或第四纪。柴达木盆地与河西走廊盆地碎屑磷灰石裂变径迹、锆石U-Pb年龄谱以及古流向分析显示16-12 Ma之前,两盆地沉积物分别来自位于柴达木南部的昆仑山和河西走廊盆地北侧的北山,而后柴达木盆地与河西走廊盆地的物源发现显著改变,沉积物质主要来源于祁连山,表明祁连山在16-12Ma开始在其南、北缘逆冲断裂带控制下快速隆升。

晚中新世以来,柴达木盆地与河西走廊盆地沉积速率亦显著增加;盆地沉积环境也由湖泊相向辫状河相或冲积扇转变(以厚层“磨拉石”建造的出现为特征);盆地内靠近祁连山区域的沉积物被再次搬运,沉积至远离祁连山的区域。河西走廊盆地新生代地层色度也在~16 Ma 发生变化——由紫红色、桔红色快速转变为土黄色,表明源区侵蚀速率增加、风化时间缩短。上述变化共同揭示祁连山在晚中新世强烈变形、快速隆升从而破坏该地区晚渐新世-早中新世广泛发育的盆地系统,形成高原东北缘独特的盆-山构造地貌格局(图2)。

祁连山新生代形成过程研究表明高原东北缘的构造变形与山脉隆升明显滞后于印度-欧亚板块在~50 Ma的碰撞,揭示晚中新世高原东北缘在上千公里范围内准同期快速崛起,可能与高原北部岩石圈地幔的增厚和拆沉关系密切(图3)。这项研究将推动地学界对中国大陆西部构造变形及其对区域气候变化影响的认识。

图1 青藏高原东北缘祁连山及其邻区地貌与地质图

图2 祁连山新生代变形与隆升过程

图3 青藏高原东北缘新生代构造变形模式图

以上研究成果发表在国际权威期刊:

Nature Communications (Wang, W., Zheng, W., Zhang, P., Li, Q., Eric, K., Yuan, D., Zheng, D., Liu, C., Wang, Z., Zhang, H., Pang, J., 2017. Expansion of the Tibetan Plateau during the Neogene. Nature Communications, 8, 15887).

Lithosphere (Zheng, D., Wang, W., Wan, J., Yuan, D., Liu, C., Zheng, W., Zhang, H., Pang, J., Zhang, P., 2017. Progressive northward growth of the northern Qilian Shan-Hexi Corridor (northeastern Tibet) during the Cenozoic. Lithosphere, 9: 408-416.)

Journal of Geophysical Research: Solid Earth (Wang, W., Zhang, P., Pang, J., Carmala,G., Zhang, H., Liu, C., Zheng, D., Zheng, W., Yu, J., 2016.The Cenozoic growth of the Qilian Shan in the northeastern Tibetan Plateau: A sedimentary archive from the Jiuxi Basin. JGR-Solid earth, 121: 2235-2257).

Scientific Reports (Wang, W., P. Zhang, J. Yu, Y. Wang, D. Zheng, W. Zheng, H. Zhang and J. Pang. 2016. Constrains on mountain building in northeast Tibet: Detrital zircon records from synorogenic deposits in the Yumen Basin. Scientific Reports, 6: 27604.)

Scientific Reports (Wang, W., Zhang, P., Zheng, W., Zheng, D., Liu, C., Xu, H., Zhang, H., Yu, J., Pang, J., 2016. Uplift-driven sediment redness decrease at ~16.5 Ma in the Yumen Basin along the northeastern Tibetan Plateau. Scientific Reports, 6: 29568.)

 

 

原文链接:

http://rdcu.be/tA7i

http://lithosphere.geoscienceworld.org/content/litho/9/3/408.full.pdf

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2015JB012689/full

http://nature.com/articles/srep27604

http://nature.com/articles/srep29568