新生代时期，青藏高原北部边缘发生了非序列性的构造扩张：这一现象通过阿尔金山的差异性剥露作用及盆地变形过程得到了深入解读

《Tectonophysics》：Cenozoic out-of-sequence structural expansion across the northern Tibetan Plateau margin: Insights from differential exhumation of the Altyn Shan and basin deformation

青藏高原北部边界受印度-亚洲碰撞远场效应影响，通过整合Altyn Shan抬升历史与北部盆地变形数据，揭示其结构扩展序列。研究显示：Trans-Altyn Shan断层（10-5Ma）驱动 northwest向块体掀覆；东南部塔里木盆地与敦煌盆地断层（17-16Ma）显示新生代再活动；中始新世至16Ma期间，变形由北Altyn与金颜山断层系统主导，17-10Ma阶段向南北扩展，10Ma后内部Trans-Altyn Shan断层活动增强，表明高原扩张存在非线性时空差异，挑战了Altyn Tagh断层作为简单边界的传统认知。

　　

高世宝|程晓刚|林秀斌|潘宝田|叶玉辉|吴雷|安凯轩|陈汉林|杨树峰

浙江大学地球科学学院，中国杭州310027

摘要

针对印度-亚洲大陆碰撞的远场效应，青藏高原北部边缘的变形在时间和空间上的发展过程仍不清楚。在本研究中，我们将阿尔金山的剥露历史与北部的盆地变形过程结合起来，揭示了高原北部边缘的结构扩张序列。来自阿尔金山中部的一组新的裂变径迹数据记录了向西北方向的块体倾斜剥露现象，结合地貌分析，这一现象被归因于长约200公里的跨阿尔金山断层的逆冲作用所驱动的悬挂壁剥露。根据热反转模型，该断层的形成时间为1000万至500万年前。相比之下，地震剖面显示，阿尔金塔格断层以北的塔里木盆地和敦煌盆地的断层在新生代时期（约1700万至1600万年前）重新活动。低温度热年代学数据和地震反射数据的综合分析表明，新生代期间青藏高原北部边缘的结构发育是不同步的：3600万至1700万年前，变形主要集中在北阿尔金山断层和金雁山断层系统；1700万至1000万年前，变形向南扩展至阿尔金塔格断层，向北扩展至塔里木盆地和敦煌盆地；约1000万年前，阿尔金山内部的跨阿尔金山断层开始活动。这种非线性的变形模式可能是由流变差异引起的，这挑战了阿尔金塔格断层作为青藏高原侧向挤压增长简单边界的假设。

引言

自新生代初期印度和亚洲大陆碰撞以来，青藏高原的生长吸收了至少1400公里的南北向缩短（Hu等人，2016年；Molnar和Tapponnier，1975年；Yin和Harrison，2000年）。高原的向外扩张不仅在前陆褶皱-逆冲带中创造了油气聚集的构造陷阱（Jia，2005年），还引发了地貌不稳定和大地震，例如2025年缅甸7.7级、2008年汶川7.9级、2015年尼泊尔7.8级以及2014年青藏高原北部边缘玉田6.9级地震（Galetzka等人，2015年；Xu等人，2025年）。然而，我们对高原边界处结构扩张序列的了解仍然有限。

与其他以逆冲作用为主的边缘不同，青藏高原北部边缘由长约1600公里的阿尔金塔格断层（图1A）定义，这是亚洲最大的走滑构造（Molnar和Tapponnier，1975年；Yin等人，2002年）。长期以来，人们认为青藏高原北部的结构发育在阿尔金塔格断层处停止，并向东北方向延伸，导致祁连山地区的变形（Meyer等人，1998年；Molnar和Tapponnier，1975年；Tapponnier等人，2001年）。然而，最近的大地测量、历史地震和结构研究表明，断层以北的地区从中新世中期至今一直处于活跃变形状态（Chen等人，2021年；Chen等人，2020b年；Cunningham等人，2016年；Gao等人，2022年；Tian等人，2023年；Yang等人，2020年；Yun等人，2020年）。尽管取得了这些进展，但变形如何在时间和空间上向阿尔金塔格断层以北传播仍需进一步研究，这也关系到高原扩张机制——高原北部边界是保持固定（例如，An等人，2025年；Clark等人，2010年；Yin和Harrison，2000年），还是随着印度-亚洲大陆碰撞的进行而移动（例如，Tapponnier等人，2001年；Wang等人，2014年）。

阿尔金山（“Shan”在中文中意为“山脉”）是青藏高原唯一一个因阿尔金塔格断层以北的变形而抬升的部分（Jolivet等人，2022年）。因此，阿尔金山的剥露历史结合北部的盆地变形过程，可以描绘出青藏高原北部边缘的结构扩张序列。在这项工作中，我们在阿尔金山中部采集了基岩热年代学剖面进行裂变径迹测年。所得结果与其他已发表的阿尔金山部分地区的低温度热年代学数据一起，用于解析该山脉的整体剥露历史。在北部的塔里木盆地和敦煌盆地，我们利用石油行业的地震剖面来确定盆地变形时间。综合这些信息，我们旨在全面展示青藏高原北部边缘的结构扩张序列。

节选内容

阿尔金山与样品采集

本文所述的阿尔金山指的是位于阿尔金塔格断层以南、北阿尔金山断层以西、金雁山断层以东的三角形山区（图1B）。该山区主要由太古宙-中元古代变质岩和新元古代变沉积岩组成，古生代期间有大量花岗岩岩体侵入（Liu等人，2016年）。阿尔金山顶部保留了几处侵蚀面，这些侵蚀面可追溯到元古代。

裂变径迹热年代学

裂变径迹测年基于²³⁸U自发裂变产生的径迹数量。在地质时间尺度上，裂变径迹会不断产生，因此通常通过径迹密度来推断年龄。如果岩石被加热到磷灰石的部分退火区（60–120°C）或锆石的200–300°C，径迹长度会缩短（Gleadow和Duddy，1981年；Hurford，1986年）。结合这两种热年代学方法可以更准确地确定年龄。

AFT和ZFT结果

对所有十二个样品（WSX02–WSX13）进行了AFT测年，每个样品至少分析了20颗磷灰石颗粒（表1和S1）。十个样品的AFT中心年龄范围约为500万至5300万年前，而WSX06和WSX07样品的年龄分别为约1.18亿年和1.71亿年，明显比其他样品更古老（图4，图5）。卫星图像和野外调查均未发现将这两个样品与其他样品分隔开的断层。我们注意到这两个样品的铀含量非常低。

断层驱动的块体倾斜剥露

我们的AFT样品的平均径迹长度为10.4至12.7微米，远短于通过磷灰石部分退火区快速冷却的结晶岩中的14–16微米（Gleadow等人，1986年；Gleadow和Duddy，1981年）。此外，一些样品显示出高达30%的颗粒内分散性（图4）。这两个事实表明所有样品都经历了部分退火。因此，所采样的剖面代表了被剥露的岩石。

结论

• 1.
  通过填补阿尔金山中部的数据空白，一组新的裂变径迹数据记录了向西北方向的块体倾斜剥露现象，结合地貌分析，这一现象被归因于沿长约200公里、向西北倾斜的断层（我们将其命名为跨阿尔金山断层）的逆冲作用所驱动的悬挂壁剥露。根据AFT数据的热反转模型，该断层的形成时间为1000万至500万年前。
• 地震剖面显示...

CRediT作者贡献声明

高世宝：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，软件使用，项目管理，方法论，研究设计，资金获取，数据分析，概念构建。程晓刚：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，监督，资源协调，项目管理，方法论，研究设计，资金获取，数据分析，概念构建。林秀斌：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，监督，

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

我们感谢Eric Cowgill、Cleber Soares、Nathan Niemi和Dylan Vasey在数据分析方面的帮助，感谢Xingtong Song、Jiakai Yan、Yao Zhang、Chunyang Li和Yaguang Chen在野外采样方面的协助，以及Kerry Gallagher和Rong Yang在热建模方面的建议。本工作得到了国家自然科学基金（资助编号U22B6002给H. Chen，资助编号42302229给S. Gao，资助编号42372245给X. Lin）和甘肃省科技计划的财政支持。