新生代河流系统的源-汇重建：从裂后到前陆阶段的构造-沉积演化——以阿根廷西北部Salta和Payogastilla群为例

本研究针对阿根廷西北部Calchaquí地区新生代Salta群（裂后阶段）与Payogastilla群（前陆阶段）沉积体系的演化难题，通过砂岩岩石学、锆石U-Pb LA-ICP-MS定年、Lu-Hf同位素分析和裂变径迹热年代学（ZFT/AFT）等多技术联用，揭示了古环境、古气候与古地形演变的耦合关系。研究首次提出中始新世（约50 Ma）的侵蚀事件导致前陆盆地初始发育，并识别出干旱化驱动下从湿暖到干旱的沉积相变，为安第斯造山带东缘构造-气候相互作用提供了关键证据。

　　

南美洲安第斯造山带的构造演化一直是地质学家关注的焦点，尤其是新生代期间从裂谷阶段到前陆盆地的转变过程。阿根廷西北部的Calchaquí地区保存了完整的Salta群（裂后沉积）和Payogastilla群（前陆沉积）记录，但长期以来关于其物源区、沉积环境和构造背景的争议不断。主要问题包括：裂后到前陆阶段的转换如何影响沉积体系？古气候如何响应区域构造抬升？物源变化能否反映安第斯造山带的阶段性生长？

针对这些问题，由德国波茨坦大学、阿根廷萨尔塔大学和巴西巴西利亚大学组成的国际团队，在《Journal of South American Earth Sciences》发表了系统性研究成果。研究选取Tin Tin和Tonco河谷的Maíz Gordo组、Lumbrera组（Salta群上部）以及Los Colorados组、Angastaco组（Payogastilla群下部）为研究对象，创新性地整合了沉积学分析与多种地球化学示踪技术。

关键技术方法包括：

1. 砂岩薄片矿物组成统计（300颗粒计数）
2. 锆石U-Pb LA-ICP-MS定年（6件样品）与Lu-Hf同位素分析
3. 锆石/磷灰石裂变径迹热年代学（ZFT/AFT）
4. 沉积相与构型单元分析（3条实测剖面）
5. 古水流测量（52组定向数据）

【Sedimentological data】
沉积相分析揭示Maíz Gordo组（古新统-始新统下部）发育高能辫状河体系，以发育板状交错层理的粗砂岩为特征；Lumbrera组则出现钙质古土壤（Po），反映湿润气候下的低坡度冲积环境。中始新世Los Colorados组（约50 Ma）的风成-间歇性河流沉积标志干旱化开始，而中中新世Angastaco组的砾石质辫状河沉积（Gcm相）则指示构造驱动的陡坡地形形成。

【Petrography: Paleoclimate implications】
砂岩碎屑组成显示Salta群顶部为长石石英砂岩（Qm72F25L3），Payogastilla群底部转变为岩屑长石石英砂岩（Qm58F32L10）。这种组分变化与区域干旱化进程同步，岩屑增加反映物源区物理风化增强。

【Geochronology and Thermochronology】
锆石U-Pb年龄谱显示主峰~490 Ma（泛非造山期），次要峰~550-1200 Ma（巴西利亚诺-松萨期）。εHf(t)值揭示地壳生长差异：泛非造山带εHf(t)=-25.7至+1.2，巴西利亚诺期εHf(t)=-8.4至+3.3。ZFT中心年龄51 Ma（Lumbrera组）与35 Ma（Maíz Gordo组）记录始新世快速冷却事件，AFT年龄12 Ma（峰值7/11/17 Ma）反映中新世构造活化。

【Conclusions】
研究构建了完整的源-汇演化模型：

1. 古新世-始新世早期（Salta群）：裂后坳陷内发育低坡度河流体系，湿润气候下以化学风化为主
2. 中始新世（50 Ma）：区域侵蚀事件触发前陆盆地初始发育，Los Colorados组风成沉积标志干旱化开始
3. 中中新世：安第斯构造脉冲使Payogastilla群发育高能砾质辫状河，与现代干旱环境相似

该研究首次通过多方法耦合证实了安第斯东缘50 Ma的构造-气候协同转型事件，为理解前陆盆地形成机制提供了年代学约束。锆石Hf同位素指纹（εHf(t)梯度变化）揭示了不同造山期次的地壳再循环过程，而ZFT/AFT热史模拟则为区域隆升速率（15°C/Ma）提供了定量依据。这些发现对重建南美板块俯冲动力学与地表过程耦合具有重要启示。