新生代晚期,由于阿拉伯-欧亚板块碰撞引发的造山运动,阿尔博兹前陆盆地的物质来源发生了变化,同时该地区也经历了向南方方向的扩展
《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》:Late Cenozoic provenance shifts in the Alborz foreland basin in response to uplift and southward growth of the orogeny driven by Arabia-Eurasia collision
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时间:2025年11月27日
来源:Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 2.6
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阿伯尔兹山脉作为阿拉伯-欧亚碰撞的远场效应,其前渊盆地砂岩中碎屑锆石U-Pb年龄显示约8百万年前物源迁移:早更新世前沉积物源自 Mosha 断层滑脱带 Mesozoic-Precambrian 岩层,之后变为早新生代埃寒 epoch 火山岩沉积,反映山脉加速抬升与前渊盆地耦合系统演化。
阿拉比亚-欧亚大陆碰撞引发的阿勒尔兹山脉抬升及其前渊盆地物源演化研究
阿勒尔兹山脉作为阿拉比亚-欧亚大陆碰撞的关键构造单元,其抬升过程与区域盆地沉积充填存在密切关联。该研究通过整合碎屑锆石年代学与沉积岩薄片学分析,系统揭示了该构造带与相邻前渊盆地的动力学响应机制。研究区域位于伊朗北部南里海盆地南缘,该盆地发育于前寒武纪基底之上,其构造演化与阿勒尔兹山脉的抬升存在时空耦合特征。
研究团队选取了中央阿勒尔兹山脉前渊盆地南部的艾夫万基(Eyvanekey)剖面的11个砂岩样本,涵盖上红层和赫扎达雷赫(Hezardarreh)组地层。薄片学分析显示这些砂岩主要由石英、长石和岩屑组成,其中岩屑类型呈现显著阶段性变化。通过碎屑锆石U-Pb测年发现,8百万年前的关键时间节点标志着物源区的重大转变。
在早新世至上新世早期(17-8百万年前),盆地沉积物主要来源于 Mosha逆冲断层滑脱带上方出露的晚中生代至前寒武纪地层。这一时期正值阿勒尔兹山脉首次抬升阶段,构造隆起导致区域地层暴露并成为主要碎屑物源。岩屑组合分析表明,该阶段沉积物具有高成熟度特征,石英含量超过60%,长石以斜长石为主,显示典型造山带前渊盆地的沉积特征。
8百万年前发生的构造事件导致物源区发生显著迁移。研究显示,此时期盆地沉积物中早新生代火山岩碎屑比例显著增加,同时前寒武纪基底岩石的输入比例明显下降。这一转变与区域构造演化的阶段性抬升密切相关: Mosha断层的持续活动导致早新生代地层逆冲抬升,其剥露形成的物质供给通道逐渐取代原本的前寒武纪基底岩石。
碎屑锆石年龄分布显示两个明显期次:17-8百万年前以250-350百万年前的古老岩浆岩锆石为主,8百万年后逐渐过渡到120-180百万年间的年轻火山岩锆石。这种年龄组合的变化指示了构造体制的转变,早阶段物源区位于造山带内部,晚阶段物源区扩展至前渊盆地边缘的新生代火山构造带。
该研究建立了构造抬升与盆地沉积充填的动态反馈机制模型。新生代以来,阿勒尔兹山脉的阶段性抬升(17-8百万年前,8百万年后)导致区域物源格局发生两次重大转变。首次抬升阶段(17-8百万年前)形成以基底岩石为主的高成熟度沉积体系,其沉积速率与构造抬升速率呈正相关。第二次抬升事件(8百万年前)伴随着构造体制由逆冲增生向伸展滑脱转变,形成年轻火山岩主导的沉积序列。
研究进一步揭示了构造运动与盆地沉积的时空耦合关系。在8百万年前的关键转折点,盆地沉积序列中出现明显的不整合面,岩屑组合分析显示构造隆起导致古河道废弃和新生碎屑通道形成。同时,南里海盆地的西向运动与阿勒尔兹山脉抬升存在同位性,该盆地基底逆冲活动与阿勒尔兹山脉的抬升共同构成大陆碰撞的复合响应系统。
该成果对理解造山带前渊盆地的沉积响应机制具有重要启示。研究证实,造山带前缘盆地的物源区转变具有明确的构造驱动背景,其响应速度和幅度受控于碰撞过程的动力学参数。特别是碎屑锆石年龄谱的突变特征,为划分构造事件期次提供了新的定量化依据。
在区域地质演化框架下,该研究完善了阿拉比亚-欧亚大陆碰撞的时间轴。早阶段(17-8百万年前)的逆冲抬升形成基底岩系主导的沉积充填;晚阶段(8百万年后)的伸展滑脱机制导致火山岩碎屑输入比例增加,这与区域热年代学数据揭示的造山带抬升速率变化相吻合。这种构造体制转换前兆的沉积记录,为研究大陆碰撞带构造-沉积耦合关系提供了关键证据。
该成果在理论和应用层面均具有重要价值。在理论层面,建立了碎屑岩物源区转变与构造事件演化的定量对应关系,完善了造山带前渊盆地沉积动力学模型。在应用层面,为区域资源勘探提供了新的约束条件,特别是识别晚阶段火山岩碎屑输入形成的储集层段,对能源矿产勘探具有重要指导意义。
研究方法创新性地将薄片学定量分析与传统锆石年代学结合,通过岩屑组合中火山岩与基底岩系的比值变化,揭示构造活动对物源区的改造作用。特别是识别出8百万年前构造事件导致的沉积序列不整合面,为精确划分构造期次提供了关键沉积学标志。
该研究对大陆碰撞带构造演化的定量重建具有重要参考价值。通过建立物源区转变与构造抬升速率的对应关系,为计算造山带隆升幅度提供了新的约束条件。研究揭示的8百万年前构造体制转换,与全球同期的新特提斯洋闭合事件存在时空耦合,这为理解不同构造域间的动力学响应提供了新视角。
未来研究可进一步拓展至三维构造建模,结合地震勘探数据重建物源区迁移的三维轨迹。同时,整合同位素地球化学数据,揭示构造抬升过程中不同岩性单元的物质运移机制,将有助于完善大陆边缘造山带前渊盆地的沉积充填模型。该研究为理解大陆碰撞动力学过程提供了重要的过程记录和定量依据,对全球类似构造区的地质演化研究具有重要借鉴意义。
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