意大利北部亚平宁山脉晚阶段被动顶板双重构造的形成：逆冲序列与热年代学约束

研究人员针对造山带前缘被动顶板双重构造(PRD)的时空演化机制这一关键科学问题，通过详细的野外填图、构造分析和磷灰石裂变径迹(AFT)测年技术，揭示了意大利北部亚平宁山脉轴向带经历D1期(～18-5 Ma)前陆指向逆冲和D2期(～4-2 Ma)后冲构造叠加的两阶段变形过程，建立了PRD向造山带腹地扩展的动力学模型，为理解薄皮逆冲体系的晚期变形机制提供了重要案例。

　　

在造山带演化研究中，被动顶板双重构造(Passive-Roof Duplex, PRD)作为薄皮逆冲体系的重要变形机制，其形成过程长期存在三个关键争议：与早期区域逆冲断层的几何关系、变形时序规律以及后冲构造向造山带腹地的扩展范围。意大利北部亚平宁山脉作为典型薄皮逆冲带，其轴向带发育大规模的PRD结构，但传统认识难以解释为何后冲构造能深入至主分水岭区域并逆转早期构造叠置序列。

中国地质科学院地质研究所的研究团队选择Casentino-Romagna轴向带为研究对象，通过整合高精度地质填图、构造解析和磷灰石裂变径迹(AFT)热年代学分析，首次建立了该区两阶段变形模型。研究成果发表于《Geoscience Frontiers》，揭示了PRD在造山带晚期变形中的核心作用。

关键技术方法包括：1) 1:10,000比例尺构造填图识别主要逆冲断层(FUT和Nero Thrust)及后冲构造；2) Win-Tensor程序反演断层滑动数据获取古应力场；3) 磷灰石裂变径迹测年(封闭温度110±10°C)约束构造事件时序；4) Pecube软件热-运动学模拟重建剥露历史。

研究结果
4.1 主要构造与变形阶段
区域尺度解析出两条关键逆冲断层：西南倾的Falterona单元逆冲断层(FUT)将Falterona单元推覆至Marnoso-Arenacea组之上，以及内部的Nero逆冲断层使Nero单元逆冲于年轻地层。AFT年龄显示FUT作为序外逆冲断层在～8-5 Ma活动，而Nero逆冲断层初始活动于～13.5-12 Ma。值得注意的是Badia Prataglia后冲断层等构造使Marnoso-Arenacea组逆冲于Varicoloured页岩之上，形成最小500m位移的构造倒置。

4.2 构造分析
显微构造分析揭示两期应力场转变：D₁期σ₁轴为N25°-35°(R=0.38-0.77)，对应NE向逆冲；D₂期σ₁轴转为N15°-57°(R=0.5-0.67)，形成SW倾向的后冲构造。典型露头显示D₂期后冲褶皱使D₁期倒转翼部重新直立，形成3F型收敛-发散干涉样式。

4.3 变形相对时序
建立两阶段模型：D₁期(～18-5 Ma)包含从NE向序列逆冲(～18-9 Ma)到序外逆冲(～8-5 Ma)；D₂期(～4-2 Ma)区域后冲构造普遍叠加于D₁构造之上，AFT年龄显示该期变形使主分水岭区域发生～3.8km的差异剥露。

结论与意义
该研究首次证实PRD可向造山带腹地扩展超过主分水岭，其形成受控于两个关键因素：1) 阿平宁逆冲楔因侵蚀进入亚临界状态，维持序外逆冲活动；2) 前渊沉积负荷增强滑脱层阻力，促进顶板序列逆向运移。这一发现革新了对薄皮逆冲体系晚期变形机制的认识，建立的"侵蚀-临界状态-PRD发育"耦合模型为全球类似造山带构造解析提供了新范式。特别是D₂期后冲构造导致年轻岩片逆冲于老地层之上的发现，为复杂构造区地层关系解释提供了重要判据。