柴达木盆地东北部新近纪构造旋转及其意义1.doc
《柴达木盆地东北部新近纪构造旋转及其意义1.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《柴达木盆地东北部新近纪构造旋转及其意义1.doc(9页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、精品论文大集合柴达木盆地东北部新近纪构造旋转及其意义1杨用彪,孟庆泉,宋春晖,胡思虎,张平,刘平,陈传飞 兰州大学西部环境教育部重点实验室资源环境学院,兰州(730000) E-mail: 摘要:青藏高原东北缘构造变形的研究是认识高原隆起过程、机制和印度-欧亚板块碰撞远程效应的重要途径。柴达木盆地是印度欧亚板块碰撞后南北向挤压应力为动力背景的高 原东北缘内陆盆地,沉积物主要来自于周边山地,完整的保存了新生代以来高原隆升的详细记录。通过柴达木盆地瑙格剖面精细古地磁及构造旋转研究发现,早中新世中期(20.1Ma)至中中新世晚期(15.1Ma ),柴达木盆地发生了约 9.7的顺时针旋转,中中新世晚期
2、(15.1Ma)至晚中新世中期(8.2Ma),柴达木盆地发生了约 6.4的顺时针旋转。晚中新 世中期(8.2Ma)后,柴达木盆地发生了约 16的逆时针快速旋转。前两次的顺时针构造旋转可能与阿尔金断裂的左旋走滑有关;8.2Ma 后的逆时针快速旋转与温泉断裂的右旋走滑有关,揭示青藏高原东北部在阿尔金和昆仑两条巨型断裂系左旋相对运动的宏观控制下形成NW 向温泉右旋走滑断裂的时限为8Ma。 关键词: 构造旋转;新近纪;柴达木盆地 中图分类号:P541引言印度和欧亚板块的新生代汇聚作用(约 55Ma)不仅形成了青藏高原,而且由于这一动力 学过程的持续,高原仍在不断向外扩展和隆升17。青藏高原内外盆山分布
3、即是在这种挤压变 形和隆起过程中形成,盆内沉积物连续记录着盆地在接受沉积物充填过程中盆地的动力学性 质及构造活动特征8。近年来国内外学者根据与造山带毗邻的沉积盆地所记录的构造旋转信 息,对青藏高原隆升过程和机制,进行了有益的尝试性研究920,但对高原东北缘最大的盆 地-柴达木盆地新近纪的构造旋转研究却十分少见9,1214。柴达木盆地是印度欧亚板块碰 撞后南北向挤压应力为动力背景的高原内陆盆地,构造上主要受控于昆仑山、阿尔金山和祁 连山三条大断裂8,2124 (图 1)。盆地沉积了最厚约 12000m25,26的新生代地层,物质主要来 自于周边山地,完整的保存了新生代以来高原隆升的详细记录。因此
4、,对柴达木盆地新生代 地层进行精细古地磁和构造旋转研究,必将对恢复柴达木盆地及其周边地区的构造演化史以 及对青藏高原东北缘地区的变形隆升过程和探讨印度欧亚板块碰撞变形远程效应提供重 要的科学依据。2地层柴达木盆地位于东经 909820/,北纬 3555/3910/之间,东西长约 850km,南北宽约300km,面积约 12000 km2,盆地内部海拔 27003000m 左右,是青藏高原北部最大的内陆 盆地25,26。盆地新生代沉积了 6000 余米厚的地层,最厚超过万米。新生代地层划分采用目 前已趋统一的划分方案25-28,自下而上分别为:路乐河组(古新统始新统),下干柴沟组(渐新统),上干
5、柴沟组(下中新统),下油砂山组(中中新统),上油砂山组(上中新统), 狮子沟组(上新统),七个泉组(下更新统)。1本课题得到国家“973”重点基础研究发展计划项目(项目编号:2005CB422001)、国家教育部科学技术研 究重大项目(项目编号:306016)、中国科学院知识创新工程重要方向项目(项目编号:kzcx2-yw-104)的 资助。- 9 -图 1 柴达木盆地及其周缘山系构造图(据 Yan11改编)本次精细古地磁和构造旋转研究选取出露较好、发现有鱼化石和哺乳动物化石的瑙格剖 面。该剖面位于柴达木盆地东缘德令哈南约 43km 处(图 1),出露有大于 435 米晚白垩系犬 牙沟组、28
6、02 米下中新统到上中新统下油砂山组、上油砂山组、狮子沟组地层。其中下油 砂山组平行不整合于晚白垩系犬牙沟组之上,在本区出露了 995m(435m-1430m)(表 1), 岩性以棕红色、紫红色、褐红色粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩,灰绿色、青灰色细砂岩为主, 夹 砾状砂岩 、砾岩、 泥灰 岩。上油 砂山组整 合于 下油砂山 组之上, 厚度为 1667m(1431m-3097m)(表 1)以褐红色、淡黄色、褐黄色、深灰色粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩, 灰绿色、青灰色砂岩为主,夹砾状砂岩、砾岩,该组底部含哺乳动物化石(西班牙犀)和硅化木,顶部含丰富鱼化石和三趾马化石28 。狮子沟组整合于上油砂山组之上,厚
7、 140m(3098m-3237m)(表 1),以灰绿色、青灰色砾岩、砂岩为主夹褐黄色粉砂岩、泥岩。3采样与测试在上述剖面除砾石层外进行 2m 间隔等距离采样(大套砂岩层中为 2-6m,具体间隔视砂 岩粒度粗细而定),样品大小规格约为 10108cm,获得古地磁定向样品 1515 块,每块样 品在实验室被切成三块平行的 222cm 的立方体定向样品(用于样品测试),共获得三套表 1 柴达木盆地东北部瑙格剖面地层划分瑙格剖面柱状图 地层 年代及接触关系 岩性描述32503200315031003050300029502900285028002750270026502600255025002450
8、24002350230022502200215021002050200019501900185018001750170016501600155015001450140013501300125012001150110010501000950900850800750700650600550500450400350300250200150100500狮 子沟8.2-7.6Ma组整合上 油砂15.1-8.2Ma山 组整合下 油砂20.1-15.1Ma山 组平行不整合 犬晚牙白 沟垩 组纪该组与下覆上油砂山组呈整合接触,厚140m,岩性以灰绿色、青灰色砾岩、砂岩为主夹褐 黄色粉砂岩、泥岩。底部砾石层厚约
9、30m,砾石分选较好,以次棱角状为主,砾径520mm。该组与下覆下油砂山组呈整合接触,厚1667m,岩性以褐红色、淡黄色、褐黄色、深灰色 粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩,灰绿色、青灰色砂岩为主,夹砾状砂岩、砾岩,底部含哺乳 动物化石(西班牙犀)和硅化木,顶部含丰富鱼化石和三趾马化石。底部砾石层厚约28m, 砾石分选较好,以次圆状为主,砾径510mm。该组与下覆犬牙沟组呈平行不整合接触,厚约995m,岩性以棕红色、紫红色、褐红色粉 砂岩、粉砂质泥岩、泥岩,灰绿色、青灰色细砂岩为主,夹砾状砂岩、砾岩、泥灰岩, 底部砾石层最厚约40m,砾石分选一般,以次棱角状为主,砾径10140mm。该组未见底,岩性以灰
10、绿色、青灰色砾岩、砂岩为主,夹紫红色、褐红色粉砂岩、粉 砂质泥岩、泥岩、泥灰岩。砾石层最厚约30m,砾石分选较差,以次棱角状为主,砾径5250mm。砾岩图例砂岩泥岩、粉砂岩化石覆盖平滩(注:年代数据来源于古地磁极性年代柱,将另文详细介绍)平行测试样品总计 4545 块。其中第一套样品在中科院北京地质与地球物理研究所古地磁实 验室使用 2G 超导磁力仪在磁屏蔽室内测量完成,第二套样品在兰州大学西部环境教育部重 点实验室使用 2G 超导磁力仪在磁屏蔽室内测量完成。首先对剖面不同层位和不同岩性以及代表性样品选择出 200 块试验样品,在磁屏蔽室内采用 MMTD80 退磁炉在常温到 700间进行 10
11、-50间隔(低温阶段 50间隔,高温阶段加密为 10-20间隔)共 18 步系统热退磁, 在仔细分析这些结果的基础上,对剩下样品进行 610 步的逐步热退磁,温度变化范围为300695。褐红色、褐黄色、深灰色泥岩和粉砂岩样品的天然剩磁的强度为 3.3 到 17A/m,灰绿色 砂岩样品的天然剩磁强度为 0.9 到 2.3A/m。退磁结果如图 2 所示,大多数样品热退磁时,在50-100就已消除粘滞剩磁(图 2(a)(f),此后磁性强度随温度升高逐步衰减,退磁 曲线趋向原点,反映出特征剩磁(ChRM) 的方向。在 100-120,许多样品在磁性强度上都 表现出了一定程度的减小,同时表现出剩磁方向的
12、明显变化(图 2(a)(c),(e)),但部 分样品的剩磁强度在 120有增加,其方向与一部分样品的中-高温分量剩磁方向相反(图 2(f),说明后生叠加的针铁矿中保存的次生剩磁的消除。部分样品在 250300后(图 2(a),(d),(f),部分样品在 580后,剩磁方向稳定指向原点(图 2(a)(c),(e),(f)), 反映出特征剩磁(ChRM)的方向。大多数样品剩磁强度呈现出明显的三类特征,一类在300-350附近,剩磁强度有明显下降(图 2(c),(d),(f))。一类在 550580,剩磁强 度基本降为零(图 2(d)。另一类在 610附近,剩磁强度才有明显下降(或部分降为零), 仅
13、在 650690才全部降为零(图 2(a) (c),(e),(f))。因此,推测携带特征剩磁的矿 物可能主要是磁赤铁矿、磁铁矿和赤铁矿。所有样品特征剩磁组分的方向都通过主矢量分析法29进行了计算,由两个实验室得到 的剩磁方向除了个别样品以外都基本相同。依据以下三种原则剔除可信度不高的样品:(1)图 2 瑙格剖面代表性古地磁样品 Z 氏坐标图和系统热退磁图 实(空)心方块为水平面(垂直面)投影G 针铁矿 MH 磁赤铁矿 H 赤铁矿由于不确定的或杂乱的退磁结果而使特征剩磁方向不能确定的样品;(2)特征剩磁方向显示 最大角度偏离值(MAD)大于 15 的样品;(3)根据特征剩磁的磁偏角和磁倾角计算出
14、的 虚拟地磁极(VGP)纬度值小于 30 的样品。一共有 593 个样品点被剔除,约占全部样品的39。由于是高密度采样,而且被剔除的样点并不是集中分布,所以删除的样点并不影响平 均磁偏角的精度。对上述所有接受的特征剩磁方向进行了反向“解靴带法”检验31经费歇尔(Fisher)平均30求算的正向和反向特征剩磁方向的平均磁偏角分别为 358.1 和 179.0,而其在 x1、x2 和 x3 三个直角坐标系里虚线和实线部分相互重叠,表明三个轴在反向以后的平均值与未反向数据 组的平均值互相重叠,在 95的置信度内无法区分,说明特征剩磁结果通过反向检验,他们记录的是当时地磁场的偶极子磁场。因此,它们特征
15、剩磁的方向可以很好的用来进行构造旋转分析。表 2 瑙格剖面古地磁费歇尔统计结果剖面地层年代极 性n/NDecs/Incs/95kVGPLatLong瑙狮子沟 组8.27.6MaN33/3810.246.86.71577.6230.7C35/5010.046.46.31677.5232.4上油砂 山组剖面15.18.2MaN323/418353.044.92.51177.9308.8R177/200175.7-41.83.79-76.6114.5C498/618354.043.82.11077.5303.3下油砂 山组20115.1MaN175/220357.943.14.0877.9286.5
16、R122/142183.7-34.75.17-71.886.1C297/3620.439.73.2875.7275.9犬牙沟 组晚白垩纪N74/1118.144.26.7777.0243.2R18/48198.2-48.211.211-72.929.2C92/15910.145.15.7876.6235.0整个剖面数据费歇尔统计922/1189358242917977.8285.2(注:Decs 地层矫正后地磁偏角,Incs 地层矫正后地磁倾角,95 95置信圆锥半顶角, n/N 参加费歇尔统计的样品数与剖面所有匹配样品数之比, k 费歇尔统计精度30,N 正极性,R 负极性,C 正负极性费歇
17、 尔平均;瑙格剖面狮子沟组由于绝大部分为正极性,负极性只两个样点没有统计意义,所以没有用费歇尔 统计求负极性平均值)4构造旋转解释及讨论Frost(1995)、Halim(1998)、Cogn(1999)、Li(2001)等人认为柴达木盆地在新生代之 前(侏罗纪、白垩纪)和新生代垂直轴顺时针旋转 15o-45o9,10,13,15;Dupont-Nivet(2002) 认为柴达木盆地在新近纪没有旋转12;Gaudemer(1995)通过构造模拟认为柴达木盆地(至 少柴达木盆地东缘)是逆时针旋转18;本次研究(表 2,图 3),柴达木盆地在早中新世中 期(20.1Ma)至晚中新世中期(8.2Ma
18、),柴达木盆地产生了总共约 16.1的顺时针旋转, 其 中早中新世中期(20.1Ma)至中中新世晚期(15.1Ma),柴达木盆地发生了约 9.7的顺时 针旋转,中中新世晚期(15.1Ma)至晚中新世中期(8.2Ma),柴达木盆地发生了约 6.4 的顺时快速旋转。晚中新世中期(8.2Ma)后,柴达木盆地发生了约 16的逆时针快速旋转。 从 大 的 时 间 尺度考虑 ,柴 达木 盆地在侏 罗纪 、白 垩纪、新 生代 以顺 时图 3 瑙格剖面古地磁平均偏角(95%置信范围)等面积投影图针旋转为主,但不能排除柴达木盆地局部在小时间尺度上存在逆时针旋转。本次研究,从20.1Ma 算起,16.1的顺时针旋
19、转量与 16的逆时针旋转量相互抵消,则柴达木盆地在新近 纪几乎没有旋转,即与 Dupont-Nivet 的观点一致。所以,时间尺度小,发现柴达木盆地新生 代以顺时针旋转为主的某阶段局部逆时针旋转是可能的。早中新世中期(20.1Ma)至中中新世晚期(15.1Ma),柴达木盆地约 9.7的顺时针旋 转,可能主要反映的是印度-欧亚板块碰撞导致的青藏高原隆升变形的能量已经通过青藏高 原西缘断裂阿尔金左旋走滑断裂传到了柴达木盆地2124,从而导致柴达木地块发生了顺时 针构造旋转。这一顺时针旋转现象在高原东北部柴达木盆地周缘普遍存在,如青藏高原东缘 西宁兰州盆地(位置如图 1)在中新世晚期以来顺时针旋转约
20、 532;青藏高原东北缘临夏 盆地在 298Ma 顺时针旋转 1017;柴达木盆地西缘西岔沟一带约 22Ma 后顺时针旋转8.133。中中新世晚期(15.1Ma)至晚中新世中期(8.2Ma),研究区有约 6.4的顺时快速旋 转,可能主要反映的是印度-欧亚板块碰撞导致的青藏高原隆升变形的能量通过青藏高原西 缘断裂阿尔金左旋走滑断裂继续向青藏高原东北缘传播,并引起青藏高原东北缘的继续隆 升。这一构造隆升事件在柴达木盆地周边地区也有响应。如青藏高原东北缘贵德盆地在中中 新世顺时针旋转 2511;在 15.3Ma 左右,柴达木盆地东北缘怀头他拉地区在前期以粉砂岩、 泥岩、灰岩等细粒沉积为特征突然转变为
21、以粗粒砂岩夹砾岩等粗粒沉积为特征的沉积,并且 在 15Ma 左右沉积速率突然增大为 39.2cm/ka34;在靠近阿尔金山的柴达木盆地西缘地区在15Ma 左右形成了上油砂山组与下伏下油砂山组之间不整合接触,之后在西岔沟一带沉积砾 岩中首次出现大量灰岩砾石33;高原在 15Ma 左右进入了火山活动的高峰期36,37。晚中新世中期(8.2Ma)至晚中新世晚期(7.6Ma)柴达木盆地发生了约 16的逆时针快速旋转。此时柴达木盆地东缘温泉右旋走滑断裂(鄂拉山断裂)已开始活动,但活动速 率比阿尔金左旋走滑断裂慢 38。由于此时瑙格剖面所在区域可能已被多条断裂(冲断带和 走滑断裂带)错断成局部小地块,因此
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 柴达木盆地 东北部 新近 构造 旋转 及其 意义
链接地址:https://www.31doc.com/p-3626988.html