阿爾金斷裂自漸新世以來(lái)呈雙向走滑模式
作為青藏高原北部邊界的阿爾金斷裂在印度-歐亞板塊碰撞過(guò)程中起了重要調(diào)節(jié)作用，并控制著高原東北部新生代以來(lái)的構(gòu)造活動(dòng)。因此，認(rèn)識(shí)阿爾金斷裂自新生代的走滑活動(dòng)歷史，對(duì)理解高原的構(gòu)造變形過(guò)程和機(jī)制具有重要意義。但目前關(guān)于阿爾金斷裂的走滑時(shí)限、滑移量、滑移速率以及演化模式等問(wèn)題仍存有爭(zhēng)議。
“高原生長(zhǎng)與演化”任務(wù)“高原風(fēng)化剝蝕歷史及氣候環(huán)境效應(yīng)”專題研究團(tuán)隊(duì)利用阿爾金斷裂南側(cè)兩個(gè)反S型弧形構(gòu)造帶的旋轉(zhuǎn)變形，限定阿爾金斷裂的走滑時(shí)限和幅度等，取得了很好進(jìn)展。科研人員發(fā)現(xiàn)柴北緣逆沖斷裂帶中翼在32-17 Ma間存在一期顯著順時(shí)針旋轉(zhuǎn)變形，在柴西英雄嶺背斜帶16-11 Ma間存在一期顯著逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)變形，據(jù)此提出阿爾金斷裂自漸新世以來(lái)快速走滑，早期推擠和后期拖曳，導(dǎo)致上述兩個(gè)時(shí)段中區(qū)域不同部位發(fā)生不同旋轉(zhuǎn)變形的演化模式，但還需其它關(guān)鍵地區(qū)的旋轉(zhuǎn)變形加以驗(yàn)證。
近日，科研人員選擇靠近阿爾金斷裂的關(guān)鍵區(qū)域-柴北緣逆沖斷裂帶北西翼的黑士丘剖面，開(kāi)展了詳細(xì)的古地磁旋轉(zhuǎn)變形研究（圖1）。研究結(jié)果顯示，該地區(qū)自漸新世以來(lái)至少經(jīng)歷了兩期次旋轉(zhuǎn)變形，即～27-17 Ma期間顯著（～16.0±10.3°）順時(shí)針和～17-10 Ma期間顯著（～24.3±14.5°）逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)變形（圖2A）。其中～27-17 Ma期間顯著順時(shí)針旋轉(zhuǎn)變形與柴北緣中翼（紅柳溝+大紅溝剖面）～32-17 Ma期間顯著順時(shí)針旋轉(zhuǎn)變形一致，這進(jìn)一步證實(shí)漸新世-中中新世時(shí)期柴北緣北西翼和中翼共同經(jīng)歷了顯著順時(shí)針旋轉(zhuǎn)變形（圖2B-上）；在～17-10 Ma期間經(jīng)歷的顯著逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)變形與柴西英雄嶺北西翼顯著逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)變形近似，其幅度與柴北緣北西翼-中翼之間的幾何學(xué)夾角一致，表明其可能由于北西翼相對(duì)于中翼發(fā)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)變形導(dǎo)致（圖2B-下，圖2A）。
通過(guò)系統(tǒng)分析古地磁的時(shí)空旋轉(zhuǎn)關(guān)系，結(jié)合地貌學(xué)、幾何形態(tài)學(xué)、地震剖面平衡恢復(fù)以及構(gòu)造軸線差異等地質(zhì)證據(jù)，進(jìn)一步夯實(shí)了阿爾金斷裂走滑和區(qū)域變形的關(guān)系：1.阿爾金斷裂在～32-17 Ma的快速左旋走滑，推擠柴北緣逆沖斷裂帶北西翼和中翼以錫鐵山為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)發(fā)生了～25-30°的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)變形；2.～17-10 Ma期間的快速左旋走滑，擠壓、拖曳柴北緣逆沖斷裂帶和柴西英雄嶺背斜帶的北西翼發(fā)生顯著的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)變形（圖2A，B）。最后，綜合集成阿爾金斷裂帶附近的其他古地磁旋轉(zhuǎn)變形等結(jié)果，進(jìn)一步提出了阿爾金斷裂自漸新世以來(lái)，以柴北緣為起點(diǎn)，向北東、南西方向雙向生長(zhǎng)的新演化模式（圖2C）。本研究為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)青藏高原東北部乃至整個(gè)高原新生代的生長(zhǎng)演化模式提供了新的依據(jù)。
該成果近期以“Bidirectional growth of the Altyn Tagh Fault since the Early Oligocene”為題，在線發(fā)表于國(guó)際構(gòu)造物理雜志《Tectonophysics》。論文第一作者為中科院青藏高原所培養(yǎng)的栗兵帥博士，顏茂都研究員、張偉林副研究員為共同通訊作者。本研究獲得“第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究”專項(xiàng)（2019QZKK0707）、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“泛第三極環(huán)境變化與綠色絲綢之路建設(shè)”（XDA20070201）等項(xiàng)目聯(lián)合資助。
論文鏈接：https://authors.elsevier.com/sd/article/S0040-1951(21)00273-0。
圖1 阿爾金斷裂、柴北緣和黑石丘地區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)圖（A-B-C）、黑石丘地區(qū)橫剖面圖（D）及剖面位置（紅星）
圖2（A）黑石丘、紅柳溝（柴北緣中部）和伊吞布拉克剖面（英雄嶺北西翼）新生代旋轉(zhuǎn)變形記錄；（B）柴北緣地區(qū)新生代兩階段旋轉(zhuǎn)演化模式；（C）阿爾金斷裂南側(cè)新生代旋轉(zhuǎn)變形記錄（粉色箭頭-漸新世-中中新世；紅色箭頭-中中新世以來(lái)）及其雙向擴(kuò)展模式圖