东太平洋胡尔孔盆地(智利中部)新近纪-第四纪海陆交互相层序:胡安·费尔南德斯洋脊俯冲控制的弧前盆地构造-沉积响应

【字体: 时间:2025年07月19日 来源:Tectonophysics 2.7

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  研究团队通过沉积学、地层学和U-Pb碎屑锆石测年技术,揭示了智利中部胡尔孔盆地新近纪-第四纪海陆交互相层序的演化过程。该盆地位于胡安·费尔南德斯洋脊(JFR)持续俯冲带上方,研究发现两期海侵-海退旋回与区域构造活动密切相关,提出洋脊俯冲通过引发正断层活动导致海岸块体差异升降的创新机制,为理解侵蚀型活动大陆边缘的构造响应提供了典型案例。

  

在活动大陆边缘的构造演化研究中,弧前盆地如同记录板块运动的"地质黑匣子",其沉积层序隐藏着俯冲带动力学的关键密码。智利中部海岸线上出露的胡尔孔盆地,正位于全球著名的胡安·费尔南德斯洋脊(Juan Fernández Ridge, JFR)俯冲带上方,这个洋脊过去1000万年来如同"地质打桩机"持续冲击南美板块。但令人困惑的是,传统理论认为洋脊俯冲应导致区域隆升,而该盆地却保存着多套海相沉积,暗示着复杂的垂直运动历史。这种矛盾现象使胡尔孔盆地成为解密侵蚀型活动边缘构造响应的理想天然实验室。

研究人员通过精细的沉积相分析、高精度地层对比和U-Pb碎屑锆石年代学技术,重建了盆地新近纪-第四纪的演化历程。研究发现盆地记录了两期完整的海侵-海退旋回:第一期海侵发生在晚上新世,沉积序列从中过渡相渐变为深水相;随后出现的区域性侵蚀面标志着海退事件;第二期海侵可能发生于早更新世,表现为向上变深的砾质滨面-前滨相沉积;而早-中更新世的海退则以冲积扇-辫状平原向海推进为特征。碎屑锆石年龄谱显示物源始终来自海岸山脉的侏罗纪-白垩纪弧岩系,但阿空加瓜河上游主安第斯山脉的贡献暗示着幕式构造活动。

关键技术方法包括:1) 5个典型剖面的沉积相三维构型解析;2) 关键层位碎屑锆石U-Pb同位素测年确定物源;3) 地层接触关系与区域构造事件的耦合分析;4) 与现代弧前盆地地震剖面的对比验证。

<主要研究结果>
• Geodynamics背景:揭示智利俯冲带在33°S的南北分异,北部为JFR俯冲导致的侵蚀型边缘,南部转为增生型边缘,胡尔孔盆地恰处过渡带。

• Sedimentary facies:识别出8种相组合(FA),包括滨面砾岩(FA1)、风暴沉积(FA3)和碎屑流(FA7),反映从浅海到冲积体系的完整环境谱系。

• U-Pb数据:碎屑锆石年龄群集中在150-100Ma和200-170Ma,证实物源主要来自海岸山脉的中生代岩浆弧,但存在300-250Ma的次要峰可能反映主安第斯造山带的阶段性剥露。

• Discussion:提出首次海侵与区域沉降相关,随后海退对应南美板块区域性隆升;而第二期旋回可能反映JFR海山俯冲引发的正断层差异升降,形成高起伏海岸断块与海湾相间的古地貌。

这项研究的重要意义在于:首次建立了JFR长期固定俯冲点上方弧前盆地的精细演化模型,挑战了"洋脊俯冲必然导致隆升"的简单认知,揭示出压缩背景下局部伸展构造的独特现象。特别是提出的"海山俯冲-正断层活化-差异沉降"新机制,为理解全球类似活动边缘的复杂变形提供了新视角。研究成果对重建安第斯造山带新生代演化、预测俯冲带地震风险区以及解读古代俯冲带沉积记录都具有重要启示。

(注:根据CRediT署名信息,主要作者L. Pinto、T. Villase?or等均来自智利研究机构,故判断为国外研究团队;技术方法部分整合了Methodology和各分析章节要点;结论部分综合了Abstract和Conclusions的核心观点,保留了原文专业术语如U-Pb、JFR等缩写及上标格式)

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