约旦晚白垩世-始新世构造-地层演化及其对阿拉伯板块汇聚边缘阶段的启示

本研究聚焦阿拉伯板块东北缘关键构造转型期，首次整合约旦地区露头与地下数据，通过生物地层学、C/O-Sr同位素与地震测井联合建模，重建晚白垩世-始新世构造演化序列。研究发现Azraq-Hamza地堑（NW向延伸1800米）与叙利亚Euphrates、伊拉克Sinjar地堑同期形成，揭示阿拉伯板块在晚白垩世俯冲-仰冲过程中区域应力场的协同响应，为中东油气系统与磷矿沉积提供了新的构造控制框架。

　　

阿拉伯板块东北缘的构造演化一直是地质学界争论的焦点。晚白垩世至始新世期间，新特提斯洋的闭合引发大规模板块重组，导致阿曼-伊朗前陆盆地挤压变形与叙利亚-约旦地堑系伸展活动并存。这种看似矛盾的构造现象如何协调？约旦作为阿拉伯板块东北缘的关键区域，其露头与地下数据的割裂长期阻碍着区域动力学模型的建立。

由KAUST（阿卜杜拉国王科技大学）主导的国际团队在《Marine and Petroleum Geology》发表的研究，首次整合约旦10条露头剖面（205-670米厚，350公里N-S向分布）与Azraq-Hamza油田HZ-2井等地下数据，结合生物地层学、碳氧同位素（δ¹³C-δ¹⁸O）与锶同位素（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）定年技术，构建了高精度年代框架。通过地震剖面解释与地层厚度分析，揭示了约旦晚白垩世-始新世四阶段构造演化模型。

关键方法

1. 露头-井下关联：以Wadi Bustani剖面与HZ-2井为基准，建立Ajlun群（Cenomanian-Campanian）与Belqa群（Campanian-Eocene）的岩性对比表
2. 同位素定年：对碳酸盐岩进行C/O-Sr同位素测试，校准生物地层带（如Rotalipora cushmani带）
3. 构造解析：通过地震反射终止关系识别同沉积断层，计算地堑沉降速率

研究结果
Phase I – 构造静息期（Cenomanian-早Turonian）
盆地呈"碗状"构型（图10B），最大沉降中心位于Azraq与北部高地，继承性古隆起控制沉积厚度（北厚南薄），反映被动大陆边缘热沉降特征。

Phase II – 伸展-走滑活跃期（晚Turonian-早Campanian）
早Campanian达到活动高峰，NW向Azraq-Hamza地堑形成（垂直断距1800米），向东南连接沙特Wadi Sirhan地堑，向西北延伸至黎凡特盆地。同期叙利亚Euphrates地堑与伊拉克Sinjar地堑显示相似应力场。

Phase III – 挤压响应期（晚Campanian-Maastrichtian）
地堑内部发育挤压褶皱（波长5-10公里），与阿曼Semail蛇绿岩仰冲（~75 Ma）事件同步，指示板块尺度应力场转换。

Phase IV – 区域稳定期（古新世-始新世）
地堑进入热沉降阶段，磷矿层（如Al-Hisa组）大规模沉积，与全球海退事件（如PETM）耦合。

结论与意义
该研究首次证实约旦Azraq-Hamza地堑是阿拉伯板块东北缘晚白垩世"伸展-挤压耦合"系统的关键组成部分：

1. 时间关联性：地堑活动（~80 Ma）与阿曼前陆盆地褶皱冲断带、伊朗Zagros造山作用同步，反映新特提斯洋闭合引发的板块边缘应力分区现象
2. 资源控制：地堑边界断层作为油气运移通道，控制Azraq油田圈闭形成；同沉积断裂活动促进磷矿富集层发育
3. 模型创新：提出的四阶段演化模型为阿拉伯板块与非洲板块分离（~23 Ma）前的构造重建提供新约束

这项由John H. POWELL、Khalil IBRAHIM等学者完成的研究，不仅解决了约旦地区长期存在的地层年代争议，更通过多学科数据融合，为理解特提斯域板块相互作用机制树立了新范式。MEMR（约旦能源与矿产资源部）提供的油田数据与KAUST的先进同位素分析技术，彰显了国际合作在解决复杂地质问题中的核心价值。