Betic科迪勒拉山系Mula-Gebas盆地中新世沉积盖层研究：内部-外部带边界演化与古气候记录

研究人员针对Betic科迪勒拉山系内部-外部带边界(IEZB)的演化机制问题，通过研究西班牙东南部Mula-Gebas盆地中新世沉积物的砂岩碎屑模式、泥岩化学-矿物组成，划分出两个沉积旋回（Burdigalian-Langhian期和Tortonian-Messinian期），揭示了源区从低-中变质岩到花岗片麻岩的剥露过程，证实了从中新世温暖湿润到晚新世寒冷干旱的古气候变化，为理解西地中海链内山间盆地发育提供了关键证据。

　　

在地中海西部复杂的构造格局中，Betic科迪勒拉山系作为阿尔卑斯-地中海造山带的重要组成部分，其内部-外部带边界(IEZB)的演化机制长期存在争议。该区域在中新世经历了剧烈的构造变革，伴随着俯冲板块回撤引发的伸展构造和火山活动，形成了以Mula-Gebas盆地为代表的系列山间盆地。这些盆地沉积记录如同"地质录像带"，保存着构造演化、源区剥露和古环境变迁的关键信息。然而，前人研究多聚焦于前碰撞期沉积，对后碰撞期中-上中新世沉积序列的系统研究仍属空白，限制了对该区域新生代构造-沉积演化的完整认知。

西班牙格拉纳达大学等机构的研究团队选择Mula-Gebas盆地作为天然实验室，通过对中新世Burdigalian至Messinian期沉积地层（Manzano组、Bernabeles组、Alhama组和Librilla组）的系统研究，揭示了IEZB的演化历史。研究团队采用砂岩碎屑统计(Gazzi-Dickinson法)、X射线衍射(XRD)分析、X射线荧光光谱(XRF)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等技术手段，结合详细的野外地质调查，对25个砂岩和泥岩样品进行了多学科分析。样品采集覆盖盆地内两个完整沉积旋回：中Burdigalian-早Langhian旋回（下旋回）和中Tortonian-早Messinian旋回（上旋回）。

研究结果展现出清晰的演化规律。砂岩碎屑模式分析显示，下旋回样品呈石英岩屑质特征(Qm₃₁F₃L₆₆)，以低-中变质岩屑(Lm₇₆)为主；而上旋回转变为富石英组合(Qm₅₇F₆L₃₇)，指示源区从过渡型再旋回造山带向石英质再旋回造山带的转变。泥岩矿物组成中，无序伊蒙混层(I/S R0)占主导(38-92%)，伴生少量绿泥石/蒙皂石混层(C/S)，上旋回样品中首次出现坡缕石(3-12%)。地球化学数据显示，所有样品均呈现轻稀土富集((La/Yb)_ch=7.22-13.54)和Eu负异常(Eu/Eu*=0.67-0.81)，Th/Sc-Cr/Th图解指示长英质(花岗-片麻岩)源区为主，上旋回样品显示向基性端元的微弱偏移。

通过Ga/Rb-K₂O/Al₂O₃比值和化学蚀变指数(CIA')分析，研究重建了古气候演变过程：中中新世(Burdigalian-Langhian)以温暖湿润条件为主(CIA'=66-84)，而晚中新世(Tortonian-Messinian)转变为寒冷干旱环境(CIA'=74-77)，这与全球深海同位素记录的中新世气候适宜期(MCO)及其后冷却趋势高度吻合。值得注意的是，在Bernabeles组样品Z9中检测到的钠云母和叶蜡石，揭示了源区曾经历近变质作用(anchimetamorphism)，为区域构造隆升提供了矿物学证据。

构造解析方面，研究提出了创新的双亚盆地演化模型：中中新世沉积中心位于Casas Nuevas-Mula地区，物源先后来自西侧Subbetic带和北侧Malaguide-Alpujarride单元；晚中新世沉积则迁移至El Berro-Gebas-Barqueros地区，受控于使Sierra Espu?a隆起的正断层系统。这种构造样式的转变，反映了从碰撞挤压向后碰撞伸展的动力学转换，与西地中海区域阿尔沃兰(Alboran)盆地打开存在成因联系。

该研究的科学价值主要体现在三个方面：首先，建立了IEZB地区首个完整的中-上中新世沉积序列地球化学-矿物学数据库，填补了该区域后碰撞期沉积研究的空白；其次，提出的"垂向构造主导"山间盆地发育模式，挑战了传统的推覆构造假说，为理解地中海周缘造山带演化提供了新视角；最后，高分辨率古气候记录为重建中新世气候转型期地中海地区环境变迁提供了关键锚点。研究成果对油气勘探中储层物性预测和烃源岩热演化评估也具有实际指导意义，特别是I/S混层特征指示的浅埋藏史(<50°C)为区域油气保存条件提供了重要参数。这项发表在《Sedimentary Geology》的工作，通过多学科交叉研究方法，为理解造山带与盆地协同演化树立了典范。