中大新聞網(wǎng)訊（通訊員景葫蘆、王偉濤）天山造山帶是中亞地區(qū)重要的地質(zhì)構(gòu)造單元，形成于晚古生代，并經(jīng)歷了中生代的多期復(fù)雜演化過(guò)程。新生代以來(lái)，受印度-歐亞板塊強(qiáng)烈碰撞及持續(xù)匯聚的遠(yuǎn)程效應(yīng)影響，天山再次發(fā)生強(qiáng)烈的構(gòu)造變形和巖石圈縮短，成為典型的大陸內(nèi)部復(fù)活型造山帶。因此，研究天山新生代構(gòu)造變形過(guò)程對(duì)于理解高原生長(zhǎng)機(jī)制和認(rèn)識(shí)陸內(nèi)變形模式具有重要意義。然而，以往研究多集中于西天山和中天山，而位于烏魯木齊以東的中國(guó)東天山新生代變形研究十分薄弱且存在爭(zhēng)議。因此，深入探究中國(guó)東天山新生代構(gòu)造演化過(guò)程，是系統(tǒng)理解天山新生代整體變形的關(guān)鍵。
博格達(dá)山是中國(guó)東天山的重要組成部分，其南麓構(gòu)造主要受控于博格達(dá)南緣斷裂系統(tǒng)。其中，博格達(dá)南緣主斷裂高角度南傾，控制了博格達(dá)山的隆升，并構(gòu)成了博格達(dá)山與南側(cè)吐魯番盆地之間的邊界斷裂。其分支斷裂向山前及吐魯番盆地內(nèi)部擴(kuò)展，依次形成了三排褶皺逆沖帶（Belt I、Belt II和中央褶皺逆沖帶）（圖1）。這些褶皺逆沖帶是記錄區(qū)域構(gòu)造演化的關(guān)鍵載體。
圖1 博格達(dá)山及其鄰區(qū)地質(zhì)圖
本文結(jié)合低溫?zé)崮甏鷮W(xué)方法和生長(zhǎng)地層分析，對(duì)吐魯番盆地北部塔爾郎河流域發(fā)育的Belt I、Belt II以及盆地內(nèi)部中央褶皺逆沖帶中的火焰山背斜的變形時(shí)間進(jìn)行了限定，主要結(jié)果如下：
(1) AHe年齡-深度關(guān)系和熱歷史模擬結(jié)果表明，Belt I自約20 Ma開(kāi)始快速剝露（圖2）；
(2) 大比例尺地質(zhì)填圖揭示，Belt II中晚中新世-上新世地層表現(xiàn)為典型生長(zhǎng)地層（地層傾角從70-80°迅速減小至4-8°），表明Belt II自晚中新世開(kāi)始變形（圖3）；
(3) AHe年齡-深度關(guān)系和熱歷史模擬結(jié)果顯示，火焰山背斜早期經(jīng)歷了持續(xù)埋藏升溫過(guò)程，自約10 Ma開(kāi)始快速剝露（圖4）。基于單樣品AFT年齡的熱歷史模擬進(jìn)一步驗(yàn)證了這一熱演化過(guò)程，表明火焰山背斜形成于約10 Ma。
圖2 Belt I中二疊系-三疊系連續(xù)地層的AHe年齡-深度關(guān)系和熱史模擬結(jié)果
圖3 Belt II大比例尺填圖結(jié)果及生長(zhǎng)地層識(shí)別
圖4 火焰山背斜中侏羅系-新生代連續(xù)地層的AHe年齡-深度關(guān)系和熱史模擬結(jié)果
在此基礎(chǔ)上，結(jié)合博格達(dá)南麓的初始隆升時(shí)間和博格達(dá)南緣斷裂系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征，本文提出了新生代博格達(dá)山向吐魯番盆地內(nèi)部的三階段構(gòu)造擴(kuò)展模型（圖5）：
漸新世（約30 Ma），博格達(dá)南緣斷裂開(kāi)始活動(dòng)，導(dǎo)致博格達(dá)山初始隆升及山前同構(gòu)造礫巖沉積；
早中新世（約20 Ma），博格達(dá)南緣斷層局部向南擴(kuò)展，形成第一排褶皺逆沖帶（Belt I）；
晚中新世（約10 Ma），博格達(dá)南緣斷層持續(xù)向吐魯番盆地?cái)U(kuò)展，形成第二排褶皺逆沖帶（Belt II），同時(shí)沿侏羅系底部滑脫并延伸約30公里至盆地內(nèi)部，導(dǎo)致侏羅系至新生代連續(xù)地層的出露和褶皺變形，形成第三排褶皺逆沖帶（中央褶皺逆沖帶）。
圖5 新生代博格達(dá)山向吐魯番盆地三階段構(gòu)造擴(kuò)展示意圖
通過(guò)進(jìn)一步總結(jié)對(duì)比，本文發(fā)現(xiàn)東天山向吐魯番盆地的三階段變形過(guò)程與其他前陸地區(qū)類似，表明天山兩側(cè)表現(xiàn)出統(tǒng)一的新生代構(gòu)造擴(kuò)展模式。同時(shí)，天山地區(qū)的多階段變形在青藏高原及其周邊地區(qū)廣泛存在，很可能是對(duì)青藏高原多階段隆升過(guò)程的同步響應(yīng)。
該工作以中山大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院博士生景葫蘆為第一作者，王偉濤教授為通訊作者，發(fā)表在國(guó)際地學(xué)期刊《Tectonics》。
論文鏈接： https://doi.org/10.1029/2024TC008666
