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为解决中央托罗斯山脉地表隆升与脆性地表变形时间关系不明的问题，研究人员结合 U-Th 年代学、微观结构分析和断层滑动数据，研究塞浦路斯俯冲带上地壳变形。结果表明二者可能同时发生，该研究对理解板块演化及评估地震风险意义重大。
在地球的地质舞台上，中央托罗斯山脉（Central Taurides）宛如一位神秘的舞者，隐藏着诸多不为人知的秘密。这片区域有着复杂的地质历史，其高地形起伏与地幔驱动的深部过程紧密相连，多阶段的隆升历史虽已被初步揭示，但地表隆升和脆性地表变形之间的时间关系却一直模糊不清，就像一团迷雾笼罩在地质学家们的心头。
地球内部的深部过程就像一只无形的大手，能让地表的海拔高度发生突变，改变地貌的动态变化，还能影响地壳的变形方式。然而，想要搞清楚深部过程（比如板块撕裂、软流圈上涌）和上地壳变形（比如断层活动）之间的时空关系，困难重重。尤其是在造山高原的侵蚀边缘，由于同构造沉积物大多已被侵蚀殆尽，缺乏可靠的地质年代学约束，使得这一研究变得更加棘手。
中央安纳托利亚高原（Central Anatolian Plateau，CAP）南部边缘，作为研究这一关系的独特区域，引起了众多地质学家的关注。这里发生了显著的隆升，海拔上升达 2 千米，而且奇怪的是，这种隆升并没有伴随着水平方向的缩短。但是，尽管该地区断层在地形上有着明显的表现，深部过程、上地壳脆性变形和地表隆升之间的内在联系仍有待探索。
在此背景下，来自伊斯坦布尔技术大学（Istanbul Technical University）欧亚地球科学研究所等机构的研究人员决心揭开这个谜团。他们开展了一项深入的研究，结合 U-Th 年代学（U-Th geochronology）、微观结构分析（microstructural analysis）和断层滑动数据（fault - slip data），对塞浦路斯俯冲带（Cyprus Subduction Zone）上方的上地壳变形进行了详细探究。研究成果发表在《Nature Communications》上，为我们理解这一复杂区域的地质演化提供了新的视角。
研究人员运用了多种关键技术方法。在运动学测量方面，通过对断层滑动数据的分析，使用 Win - Tensor 软件确定主应变轴，进而解释上地壳的变形模式。微观结构分析则借助光学显微镜和扫描电子显微镜（SEM），观察断层相关方解石晶体的微观结构，获取晶体生长与断层活动关系的信息。U-Th 碳酸盐年代学技术，对沿断层平面采集的方解石纤维、条纹方解石和条纹方解石涂层等样品进行分析，从而确定断层活动的年代。
运动学特征
研究人员重点关注上盘变形的最新断层活动阶段，通过实地测量揭示了其主动变形机制。主要断层为长达 150 千米的 NW-SE 走向正断层带，地震数据显示这些断层的地震活动频繁，震源机制解表明上地壳（<10 千米）以正断层活动为主。垂直或近垂直的方解石擦痕线和擦痕纤维显示多数断层有倾滑分量，部分区域还存在 NW-SE 走向的走滑断层。古应力分析得出，大型正断层带受 NE-SW 向水平拉张作用，而小型走滑断层则受 NW-SE 向挤压和 NE-SW 向拉张应力作用。
微观结构证据
光学显微镜和扫描电子显微镜分析显示，方解石微观结构主要呈块状晶体，常出现双晶现象，这表明受到了断层活动引起的显著变形。样品中还包含随机分布的方解石碎片、角砾岩化带、方解石断层泥、擦痕线、擦痕纤维、断层沟槽、微裂缝和位移膨胀脉等。SEM 分析发现，断层相关方解石有明显的擦痕、擦痕纤维、凹坑和沟槽，部分样品的方解石涂层在断层平面上有独特的条纹，显示出同构造形成的特征。
U-Th 年代学
对断层相关碳酸盐的 U-Th 测年得到了 21 个年龄数据，范围在 714±285 ka（或 > 500 ka，与238U?234U?230Th长期平衡难以区分）至 18.76±0.53 ka 之间。多数 U-Th 年龄集中在 450 ka 左右，此外在 100 - 250 ka 也有一个显著的年龄簇。这表明从更新世中晚期到全新世，正断层和走滑断层活动持续存在。
综合运动学和 U-Th 年龄结果、地震震源机制解以及 GPS 应变率场等数据，研究表明塞浦路斯俯冲带上盘存在由 NW-SE 走向正断层带调节的 NE-SW 向主动水平伸展。U-Th 年龄数据证实了更新世中晚期至今的正断层活动，450 ka 左右的脆性变形年龄簇与快速地表隆升阶段（3.21 - 3.42 mm/yr）的起始点相吻合，该阶段在过去 450 ka 内导致了 1.5 km 的地表隆升。同时，100 - 250 ka 的 U-Th 年龄簇也与海洋阶地海拔和基岩河流反演得到的高隆升速率相重叠，说明伸展变形与垂直变形（地表隆升）在过去 450 ka 内是同时发生的。
以往有多种地球动力学概念用于解释 CAP 南部边缘的主动变形，如地壳下层流动、板块回撤、板块变形和软流圈上涌等，还有研究提出岩石圈分层来解释安纳托利亚高原的隆升。但该研究中，上地壳的运动学观测显示缺乏主动的逆冲 / 逆断层活动（即缩短），尽管存在快速地表隆升、第四纪岩石隆升和动态瞬态地形。研究人员认为，地幔驱动对上地壳变形起主要控制作用，板块变形和随后的软流圈上涌是中央托罗斯山脉持续变形的关键过程，其他机制难以解释在相对较短时间（<500 ka）内观测到的快速地表隆升和同时发生的伸展现象。
此外，多数 U-Th 年龄小于帕福斯转换断层（Paphos Transform Fault）的形成年龄（约 2 Ma），研究人员推测该断层的形成减缓了塞浦路斯俯冲带中部的俯冲，导致差异俯冲并引发板块撕裂，地幔流通过撕裂处控制了中央托罗斯山脉 1.6 Ma 后的地表隆升。450 ka 左右的上地壳伸展年龄，以及加速的地表隆升和岩石隆升速率，表明最显著的地表隆升和广泛的上地壳伸展比初始板块变形滞后约 1 Ma，中更新世的地表变形峰值可能意味着板块在 450 ka 左右（或稍早）发生了断裂。
这项研究意义重大。它首次明确揭示了中央托罗斯山脉地区上地壳伸展与地表隆升在时间上的同步关系，为理解板块构造演化提供了关键依据。通过 U-Th 年代学等技术的应用，为研究侵蚀地貌中的地质过程提供了新的方法和思路。研究结果还有助于评估该地区的地震风险潜力，对未来的地质灾害预防和城市规划等具有重要的指导意义。同时，研究人员基于该地区独特的新构造特征，提出了 “中央托罗斯新构造伸展省” 的概念，完善了安纳托利亚的新构造框架，为后续的地质研究开辟了新的方向。
