貴陽分部廣州分部
網站地圖聯系我們所長信箱建議留言內部網English中國科學院
 
 
首頁概況簡介機構設置研究隊伍科研成果實驗觀測合作交流研究生教育學會學報圖書館黨群工作創新文化科學傳播信息公開
  新聞動態
  您現在的位置:首頁 > 新聞動態 > 研究亮點
李仕虎等-EPSL&GRL:青藏高原脈沖式變形與印度-亞洲大陸匯聚速率之間的關系
2020-04-29 | 作者: | 【 】【打印】【關閉

  一般認為俯沖板片的拖拽力(slab pull)是板塊運動的主要驅動力,但洋中脊的推力(ridge push)也有一定的貢獻,當二者達到穩態時板塊運動的速率基本保持穩定,但板塊在運動時速度經常會發生突然變化,其動力學機制仍不清楚。晚白堊世以來印度大陸持續向北漂移,與亞洲大陸在新生代早期發生碰撞,造成了喜馬拉雅和青藏高原的隆升。印度板塊在向北漂移過程中運動速率發生了多次突變,最顯著的兩次發生在約70 Ma和約52 Ma,前者漂移速率從約8 cm/yr 增加到 >16 cm/yr,后者從 >15 cm/yr 降低到 <8 cm/yr(圖1)。印度板塊這兩次運動速率突變的動力學背景及其與青藏高原構造演化之間的關系,目前仍存在很大爭論。對于約70 Ma的增速,前人提出了德干地幔柱噴發所造成的印度巖石圈去根作用或側向推力、雙向俯沖、沉積巖俯沖潤滑等多種模型。而對于約52 Ma的減速,早期許多學者認為其代表了印度大陸與亞洲大陸的初始碰撞,或者由于高原隆升、板片斷裂等造成的應力增加。精確限定晚白堊世-古近紀青藏高原的變形時間可以有效區分這些模型,并有助于理解印度與亞洲大陸的碰撞過程。青藏高原東部貢覺盆地長尺度、高分辨率的連續沉積序列及其沉積速率變化為研究上述問題提供了良好的地質記錄。 

1 (a)7540 Ma印度-亞洲匯聚速率(van Hinsbergen et al., 2011)(紅線和黑線分別代表沿東、西喜馬拉雅構造結的匯聚速率);(b)青藏高原構造地質簡圖,藍色多邊形指示貢覺盆地位置

  沉積盆地是記錄造山帶構造變形、隆升-剝蝕過程和古氣候變化的良好載體。精準限定盆地沉積物的年齡是利用沉積盆地進行構造-氣候關系研究的前提。此外,如何有效區分構造和氣候變化的沉積學信息,是利用盆地沉積物進行構造變動研究的最大難題。為準確限定青藏高原構造變形的時間及過程,中科院地質與地球物理研究所巖石圈演化國家重點實驗室博士后李仕虎(已出站,受英國皇家學會Newton國際獎學金的資助現在英國Lancaster大學進行合作研究)與合作導師鄧成龍研究員、朱日祥研究員,以及荷蘭Utrecht大學Douwe van Hinsbergen教授、英國Lancaster大學Yani Najman教授、中國地震局地質研究所劉靜研究員對貢覺盆地進行了詳細的磁性地層學和磁組構研究,主要認識如下: 

  (1) 貢覺盆地構造-沉積特征表現為不對稱的向斜,表明其為受逆沖斷層控制的同構造沉積盆地。磁性地層學結果顯示貢覺盆地沉積序列的年齡為6941.5 Ma(圖2)。 

  (2) 貢覺盆地經歷了兩階段的快速沉積(6964 Ma5248 Ma)和兩階段的慢速沉積(6452 Ma4841 Ma)(圖3a)。值得注意的是,貢覺盆地沉積速率的變化特征與羌塘中部可可西里盆地沉積速率的變化基本一致(圖3a),顯示了區域內相似的構造-沉積動力學背景和構造變形特征。 

  (3) 貢覺盆地經歷了多階段的旋轉過程,其中6967 Ma發生了約10°的逆時針旋轉,5248 Ma發生了約30°的順時針旋轉(圖3c)。這一旋轉變化型式與沉積速率的變化近似同期。 

  (4) 基于貢覺盆地的構造背景及其沉積速率與構造旋轉基本同期的特征,他們認為貢覺盆地沉積速率的變化主要受控于構造而非氣候,提出青藏高原東部在約70Ma和約52Ma經歷了兩期快速的地殼縮短變形。這兩期構造變形不僅與青藏高原其他地區的變形近同期,而且與印度-亞洲匯聚速率的變化一致(圖3d),表明青藏高原的脈沖式變形與印度板塊的運動速率相關。 

  (5) 青藏高原脈沖式變形與印度板塊運動速率的耦合性變化表明,在印度板塊運動速率變化時,印度與亞洲板塊俯沖帶的應力增大,暗示德干地幔柱的側向推力和板片斷離分別是印度板塊運動約70 Ma增速和約52 Ma減速的最可能原因。此外,目前基于物源證據所提出的印度與亞洲大陸初始碰撞的時間約為60 Ma,而盆地沉積記錄顯示青藏高原在這一時間并未發生明顯構造變形(如沉積速率增加或構造旋轉),表明該初始碰撞很可能代表了軟碰撞或者兩期碰撞的早期階段。 

2 貢覺盆地沉積序列的磁性地層學結果。剖面上部約43 Ma的年齡為貢覺盆地西北部地層中火山灰層的U-PbTang et al., 2017)和40Ar/39ArStudnicki-Gizbert et al., 2008)年齡

3 貢覺盆地(藍線,Li et al., 2020)和可可西里盆地(紅線,Jin et al., 2018)沉積速率(a)、深海氧同位素(b;Zachos et al., 2008)、古地磁偏角(c)和印度-亞洲匯聚速率(d;van Hinsbergen et al., 2011)隨時間變化的對應關系

  磁組構可以靈敏地記錄巖石/沉積物所經歷的應力狀態變化,是區分構造和氣候信號的有效工具。在上述磁性地層年代學研究的基礎上,他們進一步對貢覺盆地沉積序列進行了詳細的磁組構研究,結果表明貢覺盆地在沉積過程中受到了持續的擠壓應力,與盆地構造背景一致。約52Ma時,貢覺盆地的磁組構由初始變形組構轉變為“鉛筆狀組構,即最小磁化率主軸K3由垂直于地層面變為沿擠壓方向呈帶狀分布(圖4c, 磁化率橢球體由壓扁狀(T>0)變為拉長狀(T<0)(圖4c和圖5),指示區域應力顯著增加。這一時間與沉積速率的增加和構造旋轉一致(圖5),支持上述基于磁性地層學結果揭示的貢覺盆地沉積速率的增加主要反映構造變形而非氣候變化的結論。此外,磁組構在約60 Ma前后并未發生明顯變化,進一步表明該初始碰撞未對青藏高原構造產生顯著影響。 

4 貢覺盆地沉積序列在不同階段磁組構的變化特征,包括磁化率橢球體三軸方向地層校正前后的等面積投影、磁化率-各向異性度(Km-PJ)關系以及各向異性度-形狀因子(PJ-T)關系

5 貢覺盆地沉積序列磁組構參數(b-f)、古地磁偏角(g)、沉積速率(h)隨地層厚度(a)和時間(i-j)的變化 

  研究成果發表于國際權威學術期刊EPSLGRL。 

  1. Li S H, van Hinsbergen D J J, Najman Y, Liu-Zeng J, Deng C L, Zhu R X. Does pulsed Tibetan deformation correlate with Indian plate motion changes?[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2020, 536: 116144. DOI:10.1016/j.epsl.2020.116144. (原文鏈接) 

  2. Li S H, Hinsbergen D J J, Shen Z S, Najman Y, Deng C L, Zhu R X. Anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) analysis of the Gonjo Basin as an independent constraint to date Tibetan shortening pulses[J]. Geophysical Research Letters, 47(8): e2020GL087531. DOI: 10.1029/2020GL087531. (原文鏈接) 

 
地址:北京市朝陽區北土城西路19號 郵 編:100029 電話:010-82998001 傳真:010-62010846
版權所有© 2009- 中國科學院地質與地球物理研究所 京ICP備05029136號 京公網安備110402500032號
股票期权的交易规则