综述:第勒尼安-亚平宁构造系统中的“拉链式”构造作用:将裂谷形成过程与逆冲作用、弧后扩张以及地壳剥离过程联系起来
《Earth-Science Reviews》:Zipper tectonics in the Tyrrhenian-Apennines system: linking rift inheritance with thrusting, back-arc extension and crustal delamination
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时间:2025年10月15日
来源:Earth-Science Reviews 10
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本文通过地质和地球物理数据的综合分析,构建了 Tyrrhenian 海盆-中阿平宁造山带 crustal-scale 均衡横截面,揭示了 Adria 边缘碰撞驱动的构造演化机制。研究显示,Adria 裂谷边缘的碰撞导致软碰撞(20-12 Ma)向硬碰撞(12-10 Ma)过渡, slab rollback 与裂谷边缘构造相互作用,引发下地壳剥离(delamination),形成 foreland-dipping 低角度正断层网络,并伴随 Tyrrhenian 海盆的发育。模型整合了薄皮(sedimentary cover)和厚皮(basement)变形的耦合机制,解释了地震活动、地壳厚度变化及火山活动的时空关系。
在地中海西部,特别是意大利的阿平宁山脉和第勒尼安海盆地之间,地质和地球物理数据提供了对板块构造运动的深入理解。这些数据被整合进一个具有地壳尺度的平衡剖面中,该剖面有助于推导出过去25百万年(Myr)内从俯冲到碰撞系统的动力学重建,并展示了该系统演化如何受到俯冲板片回撤和继承的断裂边缘结构的共同作用。在早期阶段,海洋俯冲和板片回撤导致了利古里-普罗旺斯后弧盆地的形成以及薄皮的利古里褶皱楔的出现。大约在20百万年前,随着亚得里亚断裂边缘到达俯冲带,大陆地壳开始在俯冲带附近沉积,这减缓了板片回撤和逆冲作用的速率。随后的8百万年期间,薄皮框架内的逆冲作用发生。到了12至10百万年前,向硬碰撞的转变促使俯冲界面迁移至延展的中地壳,触发了延展变形与薄皮和厚皮构造之间的解耦。这一变化还导致了板片回撤的重新启动,引发了下地壳剥离,并加速了逆冲作用向前陆的迁移,以及后弧区域的延展。
在这一过程中,变形和地震活动被前陆迁移的下地壳剥离点所驱动,该点是收缩和延展结构交汇的地方。下地壳剥离导致了前陆向下的低角度正断层作用,最终形成了第勒尼安后弧盆地的开放。这种演化过程被纳入了一个“拉链式”构造模型中,阿平宁山脉是这一模型的典型例子。
阿平宁山脉一直是研究俯冲退却环境下逆冲构造模型的重要案例。这是因为阿平宁地区的地质露头质量高且易于获取,同时存在活跃的地震活动,以及延展和收缩结构的共存。在过去的一个世纪里,针对阿平宁山脉已经构建了多个区域剖面。这些剖面的风格随着新地质和地球物理数据的获取而不可避免地演变,例如地震记录、埋藏演化、断层岩石的年代测定以及与构造运动同时期的沉积序列。最近的研究还结合了地震层析成像和对造山作用的理解。这些信息的整合有助于建立一个更加精确的模型,以解释构造风格和缩短机制。
本文讨论了阿平宁山脉和第勒尼安海之间的构造演化过程。第勒尼安海是一个从晚中新世到现在的后弧盆地,其形成与阿平宁山脉的构造活动密切相关。该盆地的构造模式显示出高角度和低角度正断层的共存,这与下地壳的延展和地壳厚度的降低有关。这些延展和收缩结构在空间和时间上存在一定的延迟,这可能与构造变形的几何特征和运动学特征有关。此外,阿平宁山脉的地震活动和构造变形的演化过程与第勒尼安海的延展和剥离过程紧密相连。
在研究过程中,我们构建了一个590公里长的平衡剖面,涵盖了第勒尼安海和阿平宁山脉的构造特征。该剖面的构建基于多种地质和地球物理数据,包括最新的地球物理资料、钻井数据和地震剖面。为了确保剖面的可靠性,我们评估了其在不同层序中的横截面积是否保持一致,并确保变形序列与现有的地质知识和数据相吻合。在构建平衡剖面的过程中,我们假设了薄皮和厚皮构造的分离,这与构造运动的几何特征和动力学过程密切相关。此外,我们还考虑了构造变形的其他因素,如地壳厚度的变化和地幔的上升。
在本文的讨论部分,我们探讨了阿平宁山脉和第勒尼安海之间的构造演化过程。我们发现,该地区的构造活动可以分为三个主要阶段。第一阶段涉及阿尔卑斯-特提斯洋壳的俯冲,以及由此引发的板片回撤,这导致了利古里-普罗旺斯后弧盆地的形成和薄皮的造山楔的出现。第二阶段,随着亚得里亚断裂边缘的到达,俯冲带的运动减缓,同时构造变形从薄皮向厚皮过渡。第三阶段,下地壳剥离的重新启动导致了板片回撤的加速,这又促使了构造变形向前陆的迁移,以及后弧盆地的延展。这些阶段的演变反映了俯冲退却和构造继承之间的相互作用。
在本文的结论部分,我们总结了阿平宁山脉和第勒尼安海之间的构造演化过程。通过构建一个地壳尺度的平衡剖面,我们能够更清晰地理解这一地区的构造活动和动力学过程。这一研究不仅有助于理解阿平宁山脉的构造演化,还为其他造山带的构造研究提供了重要的参考。同时,我们还讨论了研究中的一些开放性问题,例如地壳厚度的不均匀性和构造变形的动态机制。这些开放性问题需要进一步的研究来解决,特别是在数据稀缺和构造过程复杂性方面。
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