青藏高原东北部中-新生代地层古地磁研究及构造意义

论文摘要

青藏高原东北部构造变形的研究是认识高原隆起过程、机制和印度—欧亚板块碰撞远程效应的重要途径。距印度-欧亚板块碰撞边界（主缝合带）超过1500km的高原东北部地区,是青藏高原向东北扩展的前缘地带,是构造隆升相对年轻和活跃的地区,具有特有的“盆—山”地貌格局,盆地的形成演化与其周边造山带紧密相关,盆地中巨厚的陆相沉积物来自于周边山地,周边造山带的构造隆升以及盆地整体的旋转运动完整地记录着中-新生代以来其南部诸块体陆续向北运动碰撞挤压造成的远程效应相关信息。本文通过选取青藏高原东北部柴达木盆地北部路乐河剖面与西宁盆地车头沟剖面和日月山剖面为研究对象,在精细磁性地层年代控制的基础上,利用古地磁学在研究块体运动旋转方面所具有的独特优势,研究这些块体是否旋转,旋转的方式及幅度如何,为理解盆地及其周边地区的构造演化、青藏高原东北部的变形和隆升以及印度-欧亚板块碰撞挤压在研究区所引起的远程效应提供基础数据。本次研究在三个剖面共布置采点165个,采集古地磁样品1548块,通过对研究区古地磁样品开展详细的岩石磁学分析、磁组构特征分析、退磁分量分析和数据的可靠性检验,并结合已有的研究成果,获得了以下认识:1.通过对路乐河剖面、车头沟剖面和日月山剖面的代表性样品进行系统的岩石磁学分析,包括IRM获得及其反向场退磁曲线及等温剩磁曲线累积高斯模型分析（6个）、磁滞回线（17个）、k-T曲线（12个）和三轴等温系统热退磁（12个）实验,得出大多数样品主要载磁矿物以同时含有磁铁矿和赤铁矿为特征,少数样品主要以磁铁矿（Fe3O4）或赤铁矿（αFe2O3）为主;部分样品中含有少量针铁矿或磁赤铁矿等。2.柴达木盆地路乐河剖面连续分布的中—新生代地层均保留了初始沉积磁组构特征,其磁化率椭球体最大轴方向指示了古水流方向。系统磁组构研究表明,自中侏罗统大煤沟组（J2d）至中新统下油砂山组（N21y）沉积期间,古水流方向共经历了4次较明显的阶段性变化。在中—晚侏罗世（大煤沟组（J2d）至红水沟组（J3h）阶段）古水流方向顺时针变化了约22°;至早白垩世（犬牙沟组（K1q）阶段）,古水流方向逆时针变化了近65°;到31.76Ma,古水流方向顺时针变化了约63°;到23.02Ma,古水流方向逆时针变化了约56°;其古水流方向持续至20.40 Ma。3.通过按岩石磁学分析结果设计的特征剩磁分离方案,对古地磁样品进行系统热退磁,分离出了低温剩磁组分和稳定的高温特征剩磁,在地层校正之前,低温剩磁组分与研究区近现代地磁场方向接近,应该是近现代地磁场叠加的粘滞剩磁;大部分样品的高温特征剩磁方向能通过倒转检验、褶皱检验或砾石检验,可能代表了原生剩磁方向。4.柴达木盆地北缘路乐河剖面的古地磁结果显示:自早白垩世犬牙沟组到路乐河组沉积期,该区发生了显著的逆时针旋转达51.4°（-28.9°到22.5°）;自路乐河组到下干柴沟组沉积期（44.41-31.76Ma）,该地区继续发生明显的逆时针旋转变形,旋转幅度高达66.1°（22.5°到88.6°）;自下干柴沟组自到上干柴沟组（31.76到23.02Ma）,该地区发生了明显的顺时针旋转变形,旋转幅度高达96.4°（88.6°到-7.8°）;自上干柴沟组到下油砂山组沉积期（23.02-20.40Ma）,该地区几乎没有发生明显或者发生幅度很小（2.5°）的顺时针旋转变形。在31.76Ma旋转方式由逆时针转变为顺时针旋转,可能是由于受印度板块持续挤压的影响,阿尔金断裂在早渐新世开始发生大规模左行走滑导致的。古水流方向的变化是由块体旋转与周边构造隆升共同导致的。5.西宁盆地车头沟剖面和日月山剖面的古地磁结果显示:自马哈拉沟组的（36.4-34Ma）到谢家组（34.0-24.0Ma）,西宁盆地发生了较明显的逆时针旋转变形,旋转幅度为14.5°（22.8°到37.3°）;自谢家组（34.0-24.0Ma）到车头沟组（24-21.70 Ma）,西宁盆地发生了顺时针旋转变形,旋转幅度10.2°（37.3°到27.1°）;自车头沟组（24-21.70 Ma）到其上部的贵德群（<21.70 Ma）,西宁盆地顺时针旋转变形幅度高达43.6°（27.1°到-16.8°）。西宁盆地由逆时针转变为顺时针的时间在渐新世早期-末期（34-24 Ma）,可能是由于西宁盆地位于青藏高原东北部的东部地区,距离阿尔金断裂较远,所以阿尔金断裂在早渐新世的大规模快速走滑活动在西宁盆地引起的响应直到28Ma才发生。6.以上古地磁结果表明,高原东北部块体的旋转可能有复杂的大地构造背景和深部因素。盆地旋转的发生、旋转方式或幅度的改变,与研究区域周边的逆冲或者走滑断裂系统活动的发生在时间上的相关性,可能是其南的羌塘块体、拉萨块体和印度板块等阶段性北向碰撞挤压所导致的远程效应的综合体现。

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文章来源

类型: 博士论文

作者: 霍斐斐

导师: 吴汉宁

关键词: 青藏高原东北部,柴达木盆地,中新生代,古地磁,磁组构,旋转变形

来源: 西北大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地球物理学

单位: 西北大学

基金: 国家自然科学基金项目(编号91855211和41674070)

分类号: P318.44

DOI: 10.27405/d.cnki.gxbdu.2019.000182

总页数: 143

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