巴拉那沉积盆地内部白垩纪后板内走滑构造:变形事件与河流网络的结构控制

【字体: 时间:2025年06月06日 来源:Journal of South American Earth Sciences 1.7

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  本文针对巴拉那盆地(Paraná Basin, PB)白垩纪后构造演化模型缺失的问题,通过构造分析与河流异常调查,提出四期变形事件模型,揭示N67W向SHmax(最大水平主应力)对河流走向的控制作用,为板内走滑断层活动与排水系统响应机制提供新见解。

  

在广袤的南美大陆东南部,巴拉那沉积盆地(Paraná Basin, PB)如同地质历史的活档案,记录着从奥陶纪到白垩纪的沧桑巨变。这个深度达7000米的火山-沉积盆地,曾经历大洋开启、地幔柱活动等重大事件,却在白垩纪后陷入研究迷雾——尽管学者们早已厘清其早期演化史,但关于盆地中央槽谷在白垩纪后的构造活动,却如同被玄武岩覆盖的古老断层,始终扑朔迷离。更令人困惑的是,伊瓦伊河(Ivaí)和皮基里河(Piquiri)等水系呈现的诡异走向,以及第四纪沉积物中若隐若现的变形痕迹,都在暗示着这片"地质静默区"可能暗流涌动。

正是这些谜团,促使GEMA(环境多学科研究组)的Idjarrury Gomes Firmino团队在《Journal of South American Earth Sciences》发表突破性研究。他们通过整合GIS线构分析、四处采石场的断层运动学调查,首次重建了盆地中央白垩纪后四期变形事件序列,其中最年轻的E4事件甚至延续至更新世,其N67W向的SHmax不仅导致N60-70E断层发生右旋复活,更直接塑造了福尔摩沙西部(Formosa do Oeste)著名的"挤压(the squeeze)"排水异常景观。这项研究如同地质罗盘,为解读板内走滑构造与河流网络的精妙对话提供了全新坐标。

关键技术方法包括:基于SRTM-30米数据在Global Mapper?中人工解译地形线构;在4个采石场采集含运动学标志的高角度走滑断层数据;通过断层擦痕反演古应力场;结合河流异常形态与断层走向的空间相关性分析。

分析线构与识别断层带
研究团队从671条解译线构中识别出三条前人未记录的断层带,这些呈N30-60W、N60-70E等走向的构造廊道,与皮基里河基岩变形区高度吻合。尤为关键的是,N70-90W走向的断层在福尔摩沙西部造成河流直角拐弯,形成教科书级的"断层挤压"现象。

事件间时序关系
四期变形事件中,E1-E3分别对应早白垩世D1-D3事件,而E4事件则首次被界定为更新世活动。应力场分析显示,E4期SHmax呈N67W向,引发Curitiba-Maringá断裂带的岩墙贯入失败(failed dikes),并在巴拉那河第四系沉积中留下变形证据。

结论与意义
这项研究颠覆了巴拉那盆地作为"构造休眠区"的传统认知,证明其中央槽谷至少经历四期走滑变形,最新活动持续至人类地质时代。E4事件对N60-70E断层(Guaxupé走向)的右旋复活,不仅解释了Goio-Erê河冲积层的线性构造,更将板内变形与排水重组的关系研究推向新高度。该模型为理解类似克拉通盆地(如非洲刚果盆地)的"隐性"构造活动提供了重要参照,也为评估板内地震风险埋下伏笔——当古老断层在更新世仍能苏醒,谁又能断言它们真正沉寂?

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