从西宁盆地新生代变形探究青藏高原东北缘的变形特征.pdf

7 霄 地质 论 评 G E O L O G I C A L R E V I E W V o 1 5 5 J u ly N O 4 2 0 O 9 从西宁盆 地新 生代 变形探讨青藏 高原 东北 缘 的变形特征 张 进 马宗 晋 李 智敏 李文 巧 1 中国地震 局地 质研 究所 北 京 1 0 0 0 2 9 2 青 海省地 震局 西 宁 8 1 0 0 1 2 内容提要 位于青藏高原东北缘的西宁盆地在新生代期 间的变形具有 明显的阶段性 新生代早期该盆地顺 时针 的转动在西 宁盆地 中的基底 中产生 或复活了一些北 北西 向 的左 行走滑 断裂 晚期 中新世 以来 由于盆地边缘 断 裂持续强烈活动并伴 随着一定 的顺 时针旋转 在盆地 中形成一 系列 切割盆地基 底的北北东 向和北东 向次 级断裂 盆 地 中不 同方 向次级断裂不 同时间的发育与边界左行斜 向剪切造成 的变 形类似 同时盆地 中薄皮 与厚皮构造共 同发 育为特征 不 仅盆地 盖层发生了一定程度的褶皱变形 而且沿着切割盆地 内部 的断裂 往往基底 被抬升至地 表 形成 比较 明显 的基底卷入 型褶皱 西 宁盆地 因此被 分割 形成 了一系列 更小 的次级盆地 而青藏 高原东北 部新生代变 形 同样具有 以上特征 斜向挤压是该地区变形 的重要 方式 正是 由于长期 的斜 向挤 压 造成 了盆地 内部 与边界之 间 的应变分配 盆地 内部基底 隆起 并逐渐分割原先 的大 盆地 而热水一 日月 山断裂 以及温 泉断裂发育在 海原断裂与 昆仑山断裂之间的阶 区 它们 的活动 和发育 与边 缘大 型走滑 断裂 有重要 的联 系 同时也 是压剪 作用 的重要 特征之 一 关键词 西 宁盆地 晚新生代 青藏 高原 压剪作用 青藏高原东北部是 高原 向北东扩展的地带 图 1 新 生代 的构 造变形 比较发 育 受 到许 多学 者 的注 意 李 吉 均 等 1 9 9 6 F a n g Xi a o mi n e t a 1 2 0 0 3 2 0 0 6 Wa n g E r q i a n d B u c h i fi e l 2 0 0 4 袁 道 阳等 2 0 0 4 a 2 0 0 4 b 2 0 0 5 田 勤 俭 等 2 0 0 2 2 0 0 7 曾 永 年 等 1 9 9 5 Z h e n g e t a 1 2 0 0 6 Me t i v i e r e t a 1 1 9 9 8 Zh a ng Pe i z he n e t a 1 1 9 9 1 Bu c hi fie l e t a 1 1 9 9 1 Ta p p o n n i e r e t a 1 1 9 9 0 2 0 0 1 张进 等 2 0 0 5 2 0 0 6 2 0 0 9 L e a s e e t a 1 2 0 0 7 一 部 分 学 者 认 为 青藏高原东北部的变形是印度一欧亚碰撞 向北逐渐 扩 展 的 部 分 是 一 个 正 在 形 成 中 的 高 原 部 分 Ta p p o n n i e r e t a 1 2 0 0 1 M e y e r e t a 1 1 9 9 8 M e t i v i e r e t a 1 1 9 9 8 Dup o nt Ni v e t e t a 1 20 0 4 2 O O 8 而另一 部分 学者 认为 该地 区 的变形 在新 生代 早 期就 已 经 开 始 F a n g X i a o mi n e t a 1 2 0 0 5 D a i S h u a n g e t a 1 2 0 0 6 而 且 在 新 生 代 晚 期 该 地 区属 于地 壳 缩 短增 厚 的连续 变 形 袁 道 阳等 2 0 0 4 a 2 0 0 4 b 2 0 0 5 由于前 人 的研 究 主要 集 中在 该 区 主 要边界断裂的研究上 对边界断裂所限定 的块体 内 部变形研究较少 李智敏 等 2 0 0 5 2 0 0 7 田勤俭 等 2 0 0 7 张进等 2 0 0 9 这些块体新生代期 间 尤其是 晚新生代以来 的变形特征是什么 它们是否能从 另一个侧面反映青藏高原东北部变形 的机制 笔者 等通过对位于该地 区东北部西宁盆地变形的研究 结合前人在区域上 的工作成果 探讨青藏高原东北 部 晚新 生代期 间的变形 机制 1 地质背景 西宁盆地位于青藏高原的东北 缘 是西宁一民 和盆地的次级单元 构造上属于中祁连的中 新生代 山间盆地 有关 该盆 地 的研究 已经历 几 乎百年 的历 史 最 早对 该地 区 的研 究 是 解放 前 由孙 健初 等 完 成 的路 线地 质调 查 西 宁盆 地 边界 断 裂 为南 缘 拉脊 山断 裂带 北 缘 大 阪山断 裂带 西缘 日月 山断 裂带 以及 东缘 哈拉 直 沟 断裂带 拉脊 山断裂带 和大 阪 山断裂带 表现 为左 旋挤 压性 质 日月 山断裂 为右旋 性质 伴 随着这些 断 裂活动 盆地两侧山体向盆内挤压逆冲 造成了盆地 现 今 一级变 形格 局 除 了上 述这 些盆 地主控 构造 的 活动外 在盆地中还发育一些新生代期间发展而成 注 本 文为 中国地震局地质研究所 中央级公益性科研院所基本科 研业 务专项 编号 J B O 7 2 0 的成果 收稿 日期 2 0 0 8 1 2 2 5 改 回 日期 2 0 0 9 0 2 0 7 责任编辑 章雨旭 作者简介 张进 男 1 9 7 3年生 博士 主要从 事构造地 质研究 通讯地址 1 0 0 0 2 9 北京市德胜门外祁 家豁 子中国地震局地质研究 所 电 话 0 1 0 6 2 0 0 9 1 2 0 E ma i l z h a n g j i n e m s i n a c o rn 第 4期 张进等 从西 宁盆地新生代变 形探 讨青藏高原东北缘的变形特征4 5 9 图 1 a 青藏高原东北缘晚新生代构造解释 图 b 西 宁盆地新生代构造解释 图 Fi g 1 a La t e Ce n o z o i c t e c t o n i c s k e t c h o f t h e n o r t h e a s t e r n Qi n g h a i Xi z a n g Ti b e t a n Pl a t e a u b t he Cen o z oi c t e c t oni c ma p of t he Xi ni n g ba s i n 的基 底卷 入型 的褶皱 如 小 峡背 斜 大 峡等 图 2 研究 表 明这些厚 皮构 造是 由于盆地 边界 断裂 走滑 活 动致 使盆地 基底 中的先 存 断裂 以及 一部 分派 生次级 剪切 断裂 活动 的结果 张进 等 2 o o 9 2 地层 西 宁盆地 地 层 主要 由古 元 古界 东 岔 沟组 中生 界侏罗 系 白垩 系 及新 生 界 构 成 其 中古 元古 界 东 岔沟组 为一 套变 质岩 系 局 部混 合岩 化 主要 由黑灰 色二云片岩 深灰色黑云斜长片岩 深灰绿色斜长角 闪片岩 等组 成 属 于古元 古界 湟 源群 前人 全 岩 R b S r 等 时线测 定 表 明 这 套 原 岩 为泥 岩 泥 灰 岩 的岩 石在 1 2 5 0 1 1 2 2 Ma之 间 变 质 青 海 省 地 质 矿 产 局o 而侏罗系与 白垩系不整合覆盖在东岔沟组之 上 侏罗系主要分布在小峡背斜 的东北侧 并 围绕 岩体分布 缺失上 下侏罗统 中侏罗统划分为下部 窑街组 和上部 亨 堂组 窑街 组总 体上 为一 套含煤 岩 系 下部 以灰 色 灰 黑 色砂 岩 一 泥岩 页岩 以及 油 页 岩 为主 上部 为棕 红 色 褐 黄 色 及 杂 色 为 主 的 粉 砂 岩 泥岩 和页 岩 亨堂组 主要 为棕 红色 含砾 砂岩 粉 砂 岩 以及泥岩 等 白垩 系主要 为 一套桔 红 色 杂 色 灰绿色河湖相碎屑岩 泥页岩及蒸发岩组成 自下 而 上包括 下统 河 口群 上 统 民和组 两组 之 间为角 度 不 整合接 触 该组 不整 合覆盖 在 中侏罗 统 和古元 古 界 东岔 沟组 以及 花 岗 闪长 岩 之 上 河 口群 下 部 为 棕 灰棕 色 灰 紫 色等杂 色砾岩 泥 岩和 页岩 上部 为 棕红 色一 红棕 色砂 岩 民和组 为棕 红色一 砖 红色 泥 岩 钙芒硝组成 其上为古近系平行不整合覆盖 古 近 系一 新 近系 在研 究 区分 布广 泛 主 要 由古 新 统 祁 家川 组 始 新统 洪沟组 及 渐新统 马 哈拉沟 组 中新统 谢家 组 车 头 沟组 及 咸 水 河 组 图 1 古 近 系一新 近 系下部 主 要 以湖 泊 相 石 膏 岩 和 泥 岩 砂 岩 为 主 上部 以含 砾砂 岩 砂 岩 与 泥岩 互 层 为 主 第 四系 主 要沿着研究区内湟水河及其支流哈拉直沟河两侧以 及山丘顶部分布 多以河流 阶地的形式 出现 前人 研究 表 明 流经 西 宁盆 地 的 湟水 河 的六 级 阶 地 年龄 依次 为 I级 0 0 1 Ma 1 I 级 0 0 5 0 0 7 Ma I I I 级 0 1 2 0 1 5 Ma I V级 0 5 4 Ma V级 0 7 8 Ma 和 级 1 1 9 Ma 曾 永 年 等 1 9 9 5 鹿 化 煜 等 2 0 0 4 3 西 宁盆地变形及特征 中生代 以来 西宁盆 地就 经历 了几 次 比较 明显 的 构造 变形 侏 罗 系与 白垩系 白垩 系 内部 均 发育角 度 不整合 由于内容所 限 本文仅仅讨论 盆地新生代 的变 形 这段 时期 由于 青 藏 高 原 的形 成 西 宁 盆 地 又经 历 了 比较 明 显 的构 造 变 形 前 人 研 究 表 明 西 宁盆地在 4 1 Ma时 曾经发生过 2 5 左右 的顺时针的 旋转 此后 该盆 地 的旋转 量则 很小 Du p o n t N i v e t e t a 1 2 0 0 2 2 0 0 4 2 0 0 8 而在新生代 晚期 盆地南北 边 缘 断裂 发生 比较 显 著 的 活 动 拉 脊 山 以及 大坂 山 强烈 隆起 西 宁盆地 新生 代 的变形 随着 时 间与空 间 变化 在不同的时间和地点表现出不同的变形特点 由于 目前 西宁 盆地 内部 尤其 是 中心 地 区 新生 代地层产状较平缓 给人造成了盆地变形不强 而变 形仅仅集中在盆地边界断裂上的假像 不可否认西 宁盆地 周缘 的 断裂在 新生 代 晚期 确 实构造 活 动非常 明显 但盆 地 内部并非 没 有变形 笔 者等在 盆地 中的 工 作 以及一些 前 人 的研 究 表 明 在 盆 地 内部 发育 有 一 系列 的活 动 断裂 田勤俭 等 2 0 0 7 李 智 敏 等 2 0 0 5 涂德龙等 1 9 9 8 这些活动断裂不仅发育在盖 层 中 其 中一 部 分 还 涉及 到 盆 地 基底 盆 地 在这 些 断 裂活 动影 响下 逐渐 变形 并分 解 下 面将 介绍 盆地 中几个 比较 重要 的断裂 和相 关变 形 3 1小峡地 区 小 峡地 区位 于西 宁 的东 部 在 该地 区发 育一 基 底 卷入 型背斜 湟 水切 过背斜 的核部 小峡 地 区基 底 出露 其中发育大量断裂 并以走滑为主 图 2 但 缺 少 明显 的韧性 变形特 征 因此 属 于脆 性 变形范 围 这些 断裂 规模 不一 最 大可控 制 湟水 河 小 者仅仅 达 到厘 米 级 笔 者 等 的观 察 表 明 小 峡 背 斜 的活 动 造 成了新生界的变形 因此是在新生代期 间形成 小 峡 背斜 由古元 古 界东 岔 沟 组 构 成 背斜 的西 翼 核 部 由奥 陶纪花岗闪长岩构成 基底之上的侏罗系和 白 垩 系 以及 新生 界发 生褶 皱 变形 图 1 小 峡现 今 基 底已经出露于地表 但其西侧盆地基底埋深达 3 5 0 0。