Geophysical Research Letters: 晚渐新世东昆仑山构造隆升对青藏高原东北缘向外扩展的约束

青藏高原东北缘是高原向外扩展的前缘(图1),也是亚洲大陆内部重要的气候过渡带。于是,研究青藏高原东北缘内山体构造隆升的时空序列可以为认识高原生长过程和探讨亚洲大陆内部新生代气候演化驱动机制提供重要约束。作为青藏高原东北缘内近东-西向延伸超过1000 km的大型山脉,东昆仑山的新生代构造变形时间是重建高原东北缘生长过程,理解高原岩石圈变形机制的关键参数。虽然前人在东昆仑山及其相邻盆地开展了多方法研究,但是得到的构造变形时间却不尽相同,从始新世到第四纪。

图1. 研究区位置与采样点位置。(a) 东昆仑山地理位置。(b)东昆仑山地区已发表低温热年代学数据及采样点位置。(c)诺木洪地区地质简图与采样点位置。(d)诺木洪地区山顶残留的地貌侵蚀面。图中数字代表低温热年代学样品年龄。NKLF,昆北断裂;MKLF,昆中断裂。

 

为了有效地约束东昆仑山构造隆升时间,新构造与年代学实验室博士研究生李朝鹏在导师郑德文研究员的指导下,在地貌侵蚀面(~480 km2)发育的东昆仑山中段(诺木洪地区)沿着高程采集了7个磷灰石(U-Th)/He样品 (图. 1 和 2)。以低起伏地貌侵蚀面为新生代构造变形的水平参考面,把新的和已发表的磷灰石(U-Th)/He样品(Clark et al., 2010; Wang F. et al., 2016)与侵蚀面的垂直距离作为古深度,建立了年龄-古深度曲线(图.2)。新的磷灰石(U-Th)/He年龄-古深度曲线揭示了晚渐新世(~25 Ma)快速剥露历史,被解释为东昆仑山北缘逆冲作用开始活动的时间。

图.2 磷灰石(U-Th)/He年龄-高程剖面和年龄-古深度剖面。数据来自于本研究,Clark et al. (2010)和Wang F. et al. (2016)。(a)诺木洪地区磷灰石(U-Th)/He年龄空间分布特征及其与地貌侵蚀面之间关系。(b) 磷灰石(U-Th)/He年龄/高程剖面。(c) 磷灰石(U-Th)/He年龄/古深度剖面。NKLF,昆北断裂;MKLF,昆中断裂。

 

结合前人在祁连山开展的低温热年代学研究,我们发现南祁连山和北祁连山快速剥露时间分别为中中新世(15-18 Ma) (Meng et al., 2020; Pang et al., 2019; Yu et al., 2019; Zhuang et al., 2018)和晚中新世(8-10) Ma (Zheng et al., 2010; Zhuang et al., 2018),明显晚于东昆仑山快速剥露时间(~25 Ma)(图3)。这种剥露模式可能代表了晚渐新世以来青藏高原东北部高海拔地形边界经历了由东昆仑山到北祁连山的扩展。


图3. 低温热年代学年龄/高程剖面揭示的东昆仑山、南祁连山和北祁连山快速剥露时间。

 

以上研究成果发表于国际地学杂志Geophysical Research Letters: Li, C., Zheng, D., Zhou, R., Yu, J., Wang, Y., Pang, J., et al. (2021). Late Oligocene tectonic uplift of the East Kunlun Shan: Expansion of the northeastern Tibetan Plateau. Geophysical Research Letters, 48, e2020GL091281. https://doi. org/10.1029/2020GL091281.