青藏高原北缘的隆升时期：来自阿尔金山和柴达木盆.doc

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1、精品论文推荐青藏高原北缘的隆升时期：来自阿尔金山和柴达木盆地的证据袁四化 1,2，刘永江 2*，葛肖虹 2，吴光大 3，彭德华 3，郭新转 2，李伟民 21. 成都地质矿产研究所，成都（610082）2. 吉林大学地球科学学院，长春 （130061）3. 中石油青海油田分公司勘探开发研究院，甘肃敦煌 （8932753）E-mail：yliu摘要：柴达木盆地西部的中新世上、下油山组的沉积特征及其地震反射界面的特征揭示了 阿尔金山的主隆升时期为中晚中新世，山体的隆升导致盆地沉积中心向东迁移。盆地周缘山 系的隆升年代学资料也表明，青藏高原北部在中晚中新世整体抬升，与青藏高原南部的同期 的区域构造事件

2、是一致的,进一步表明中晚中新世是青藏高原向北生长的重要时期。阿尔金 山此次隆升事件与塔里木板块向柴达木地块楔入有关，整个高原的隆升动力源自印度板块与 欧亚大陆拼合后持续向北的俯冲，与喜马拉雅山前主边界断层的形成密切相关。 关键词：柴达木盆地；阿尔金山；青藏高原，隆升青藏高原隆升的问题一直是地球科学众多分支学科的研究焦点，但是关于隆升的时间、 方式、机制至今仍未达成共识，尤其是青藏高原北部的隆升，对于研究高原的整体隆升时间， 向北生长时间至关重要，直接影响了隆升期次和隆升模式的建立。阿尔金断裂在中国西部大 陆构造、高原隆升研究中扮演了重要的角色，近年来许多学者在关注断裂的走滑时间、运动 方式、走

3、滑量的同时，也把它作为研究青藏高原北部隆升的重要支柱1-5，甚至有人认为它 制约了高原北部的生长3。本文从盆山耦合的思路，依据柴达木盆地西部中新世的沉积特征 来反演山体的隆升，探讨盆山之间的耦合关系，结合区域构造事件，构造热事件，认为阿尔 金山在中晚中新世存在一期重要的隆升事件，是青藏高原北部重要的生长期，青藏高原北部 的隆升可能奠基于这次广泛的区域事件。1 区域地质背景阿尔金山构成了青藏高原的北东边界，分隔了塔里木和柴达木盆地，阿尔金断裂是亚洲 最主要的内陆走滑断裂之一（图 1），阿尔金断裂的左旋走滑断裂的累计水平错距大约为350400 km 6-13，阿尔金断裂在大规模走滑同时也引起了山体

4、垂向上大幅度的抬升2-5，使阿尔金山成为塔里木盆地和柴达木盆地新生界的重要物源区之一14, 15。本课题得到国家教委高等学校博士学科点专项科研基金项目(编号:20040183055)，国家自然科学基金项目（编号:40572135）的资助。- 7 -图 1 青藏高原北部地质简图和中新世年龄分布Fig. 1 Sketch geological map of the north part of the Qinghai-xizang Plateau and age distribution2. 中晚中新世（15-8Ma 左右）隆升事件的确认2.1 柴达木盆地西部中新世沉积特征与阿尔金山隆升关系柴达木盆

5、地主要是新生代形成的内陆盆地，新生代发育的地层自下而上为路乐河组、下 干柴沟组、上干柴沟组、下油砂山组、上油砂山组、狮子沟组、七个泉组，其中下油砂山组 和上油砂山组分别为中新世早期和晚期，根据古生物资料分界时间大约在 10Ma16，磁性地 层把分界时间放在 12.7Ma17，最新资料放在 15.3Ma18。下油砂山组地层在柴达木西部地区近山地带岩性较粗，以棕灰色及灰色砾岩、砾状砂岩 为主，向盆地中心岩性逐渐变细，过渡为浅湖相沉积。油泉子、南翼山、大风山、红三旱四号等井下以灰色泥岩为主。区域上一般与下伏上干柴沟组呈整合接触。上油砂山组（N12y）在柴达木西部边缘地区岩性较粗，一般以灰色厚层状砾岩

6、为主，夹 浅绿黄色砂岩及浅棕红色泥岩，向盆地中心部位岩性变细，在油泉子、大风山一带井下出现 较多灰色、深灰色泥岩及泥质粉砂岩、砂质泥岩，并夹有泥灰岩。研究区一般分布厚度为224-2232 米。在阿尔拉、七个泉、红柳泉一带, 上覆狮子沟组与下伏地层呈超覆不整合，在 阿哈提小红山以北超覆不整合到古老岩系之上（图 2），并普遍超覆不整合在下油砂山组 之上，上油砂山组的底界面在地震剖面上对应于 T2反射层。图 2 N1s 与 O3t 超覆不整合(a,野外照片；b.素描图)Fig.2 Overlap unconformity of the Upper Miocene and Upper Ordovici

7、an（a. Photo in the field; b. sketch drawing）进入中新世下油砂山期，柴达木盆地由坳陷作用转变为以挤压作用为主，在下油砂山组 残余厚度图上(图3a)，发育一近EW向展布的沉降中心（茫崖凹陷），面积2000m，最大沉积厚度为1400m，这个凹陷的形成应该与昆仑山前的推覆作用有关19。通过与上油砂山组的残 留厚度图（图3b）对比，可发现阿尔金山中阿卡腾能山金鸿山地区的隆起逐渐向盆地内扩展。导致茫崖凹陷向东南迁移，一里坪凹陷向东扩展，发育另一个沉降中心。上油砂组就是在这样的盆缘隆升事件之后强烈剥蚀夷平的背景下接受沉积的，在靠近盆地边缘可以看到上 油砂山组超覆到

8、老山上，如在阿克提山南的清水沟看到上油砂山组一套粗碎屑岩系超覆到奥 陶系的浅变质岩上（图2）。盆地边部该组沉积物都为成份成熟度很低的近源堆积物，索尔库 里盆地的上油砂组沉积相主要为山麓洪积相20，是近源堆积产物，物源主要来自阿尔金山。12盆地西部地震剖面(图4)清楚地表示出上（N1 ）、下（N1 ）油砂山组之间的关系，上与下油砂山组之间在柴达木盆地西部和阿尔金山附近明显为角度不整合。下油砂山组及其之前的沉 积在阿尔金山前和盆地内厚度基本一致，不存明显的构造事件存在，盆地内区域研究也表明在整个盆地内都表现为平行不整合。这次隆升事件不仅是山体的隆升，也伴随着盆地的抬升。图 3a 柴达木盆地中新统残

9、余厚度图（a.下油砂组;b.上油山砂组）Fig. 3a The map showing residual thickness of the Miocene sediments in the western Qaidam basin (a, Xiayoushashan Fm.; b Shangyoushashan Fm.)图 4 柴达木盆地西缘 83-1050 地震剖面 (剖面位置见图 1 茫崖东 83-1050 测线)Fig.4. 83-1050 Seismic section in the western Qaidam basin (Section location shown in Fig

10、.1)2.2 柴达木盆地周缘山系同期隆升的热年代学证据在阿尔金山内10Ma左右的冷却事件被广泛的报道21-24，Jolivet等利用39Ar/40Ar、FT热年 代学方法得出阿尔金山大部分地区自10Ma 左右冷却速率从0.8 0.3/Ma 突然增至8 2/Ma 21，和我们前面通过柴达木盆地西部地区的研究结论相一致。最近Sun等（2005）从阿尔金山北侧盆地的磨拉石的磁性地层学和沉积学推断青藏高原北部在13.7Ma左右有一期隆升事件，Wang等在2003 年对肃北盆地的生物地层研究中也认为，党河南山在中新世中期有一次比较强烈的抬升运动25。东昆仑山21, 26和南祁连山26的花岗（闪长）岩体也

11、得到中 新世的磷灰石裂变径迹年龄。北祁连山寒武纪上新世不同时代沉积地层中的磷灰石均保留 了20-10Ma左右的裂变径迹年龄27。此外，Song等根据酒泉盆地13Ma以来地层的沉积环境 分析，结合磁性地层年龄，认为在约8.2Ma沉积速率由0.16mm/a突然增至0.3mm/a，认为是 由于祁连山开始隆升造成的28。通过对天水盆地晚新生代砂岩和含砾砂岩地层中碎屑颗粒 磷灰石裂变径迹研究，推断14.1Ma左右天水盆地北部沉积物源区西秦岭发生了一次构造热 事件，通过对剥蚀速率的估算，14.1Ma 西秦岭北部快速抬升事件的平均剥蚀速率达1.05mm/a，也认为与青藏高原隆升有关 29。 上述证据表明，青

12、藏高原北部的主要隆升时期应为中晚中新世。An et al.（2001）研究认为，大约9-8Ma前在巴基斯坦成壤碳酸盐岩中氧同位素成分的改变，植物从C3型植物到C4型植物的改变；以及8.5Ma前青藏高原东北边缘植被从针叶林和阔叶林混生到草地的转化； 亚洲内部强烈干旱化，印度和东亚季候风的出现（8-9Ma）等等，这些现象都是由青藏高原 在9-8Ma前隆升导致的30。一般认为高原南部昆仑山以南地区在始新世渐新世隆升31, 32，但主体隆升在中晚中 新世 33, 34，也可能更晚31, 32，但中晚中新世存在隆升事件确实是不争的事实，如来自孟加 拉海扇沉积物研究35, 36和高原内部大量火山岩研究表明

13、，整个青藏高原在13Ma左右有一次 隆升37，许多学者更强调高原东西向伸展是高原隆升到一定高度的重要标志，南北向正断 层的形成时间也多集在14Ma左右38, 39，可见这次隆升事件在整个青藏高原都近于同步。从上述利用不同方法和来自不同地区的证据都表明中晚中新世是大规模构造事件、热事件和气候变化等区域性变化的时期，标志着青藏高原的快速隆升。3. 阿尔金山的隆升机制初探对于阿尔金山的隆升，Jolivet（1999）等认为是由于塔里木盆地开始向青藏高原北部俯 冲引起的21, 塔里木盆地的俯冲事件形成了阿尔金山前的逆冲断裂，地震剖面也显示塔里木 地块向阿尔金山下俯冲40，甚至已经俯冲到柴达木地块之下4

14、1。Yue等（1999）认为阿尔金 断裂在13-16Ma有一次走滑事件42，陈正乐等认为阿尔金断裂带8Ma左右存在一次快速走滑 43。也有学者认为阿尔金断裂起始于中中新世44，尽管走滑的起始时间有许多观点45,但中 晚中新世的走滑事件是确定的。从阿尔金山本身来看，一些学者认为阿尔金山的隆升主要是 在压扭性应力场作用下，以走滑断裂为中心向两侧逆冲导致3, 46-48,我们称之为走滑花状挤出 隆升4。阿尔金山的隆升和阿尔金断裂的走滑时间的耦合表明，在中晚中新世走滑伴随着强烈的 隆升事件，这期事件与喜马拉雅主边界逆冲断裂（MBT）的出现（活动）时间49-51相一致， 这意味着这期事件与印度次大陆沿M

15、BT向欧亚大陆下强烈的俯冲作用是有必然联系的。印 度大陆向高原下俯冲，高原周边刚性陆块被迫向高原下楔入。高原周边的刚性块体的围限对 高原隆升起到了制约作用52。因此，阿尔金山的隆升是在印度次大陆向北部欧亚大陆下强 烈的俯冲作用的区域构造背景下，由于北部塔里木板块向南部柴达木盆地下部俯冲和阿尔金 断裂走滑花状隆升共同作用导致的。4. 结论经柴西地区的沉积特征、地震剖面资料的综合分析研究表明，阿尔金山在中晚中新世发生一次重要的隆升事件，这次隆升使得柴达木盆地周边上油砂山组和下油砂山组存在明显不整合，在此之前（古近纪）没有明显的构造事件。这期构造对两侧原型盆地或同沉积盆地有 一定改造。对阿尔金山两侧

16、盆地的对比及其油气勘探具有重要的参考价值。中晚中新世不仅 青藏北部存在广泛的隆升事件，使高原北部的山系全面整体大规模抬升，综合前人对高原南 部的研究成果，也存在同期隆升，说明青藏高原此时表现为整体隆升，高原已经向北生长达 到现今的范围。高原南部的主边界层也是这个时间段形成的，表明隆升和印度板块与欧亚大 陆拼合后持续向北的挤压有关，导致高原周边刚性地块向高原下楔入。致谢 野外工作和资料收集得到青海油田石油勘探研究的帮助，文献收集得到中国科学院地质与地 球物理研究所靳春胜博士的帮助，在此表示衷心的感谢。参考文献1.葛肖虹, 刘永江 任收麦, 青藏高原隆升动力学与阿尔金断裂. 中国地质, 2002.

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43、of seismic reflection in the western Qaidam basin suggest that the Altyn Mountains wereuplifted during the Mid-Late Miocene, which resulted inan eastward transferring of the basin depocenter. Uplifting chronological data from the surrounding mountains also indicate that the upliftingof the north Qin

44、ghai-Xizang Plateauwas coincident with the regional tectonic events of the southQinghai-Xizang Plateau during the Mid-Late Miocene. Additionally，it demonstrates that the Mid-LateMiocene is the important period that the Qinghai-Tibetan Plateau grew towards the north. The uplift event of the Altyn Mou

45、ntains was related to the wedging of the Tarim Plate underneath the Qaidam Plate directly. The plateau uplifting dynamic was derived from the India Plate continuing subduction towards the north after its collision with Eurasia continent. The process was closely related to the formation of the Main Boundary Fault in front of the Himalaya.Keywords：Qaidam Basin；Altyn Mountain；Qinghai-Xizang Plateau；Uplift作者简介：刘永江（1964-），男，黑龙江尚志人，教授，主要从事区域构造和构造年代学研 究工作，通讯作者。