综述:缩短传递和褶皱冲断带运动学中的继承性:重新审视南比利牛斯Jaca盆地的构造

【字体: 时间:2025年07月31日 来源:Earth-Science Reviews 10

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  这篇综述通过整合地质与地下数据,重新解析了南比利牛斯Jaca盆地的构造演化。研究揭示了上三叠统盐层(Upper Triassic salt)分布不均和二叠纪-三叠纪伸展断层(Permian-Triassic extensional faults)的再活化如何主导变形向 foreland(前陆)的传播,形成摩擦域(frictional domains)与黏性域(viscous domains)的差异构造样式。研究挑战了传统的"piggy-back"(背驮式)传播模型,提出同步(synchronous)和 break-back(后退式)逆冲序列的复杂模式,并估算缩短量达58 km,为全球盐相关褶皱冲断带(如Zagros、西阿尔卑斯)提供了新见解。

  

引言

南比利牛斯Jaca盆地的构造演化长期受争议。最新研究通过平衡剖面(balanced cross-section)和无人机影像技术,揭示了上三叠统盐层分布与古断裂再活化的关键作用。这一发现为理解碰撞造山带(collisional orogens)的变形传播机制提供了新视角。

地质背景

Jaca盆地位于比利牛斯造山带南缘,是研究盐相关变形的天然实验室。盆地基底由古生界(Paleozoic)变质岩组成,上覆二叠纪-三叠纪红层(red beds)和中生代碳酸盐岩(Mesozoic carbonates)。关键层位为上三叠统蒸发岩(Keuper facies),其空间分布差异造就了摩擦域(无盐层,基底-盖层耦合)和黏性域(盐层发育,盖层滑脱)的二元结构。

构造解析新发现

摩擦域特征:Sierras Interiores地区发育高角度逆冲系统(high-angle thrust systems),伴随紧密褶皱和轴面劈理(axial plane cleavage)。典型如La Zapatilla向斜,其倒转翼宽度达千米,揭示二叠纪断层的反转控制作用。

黏性域表现:Sierras Exteriores前缘形成低角度滑脱褶皱(detachment folds),如Santo Domingo背斜,其核部三叠系蒸发岩使上覆白垩系-始新统发生千米级位移。

突破性认识

  1. 变形序列包含同步逆冲(如Ypresian期Sierras Interiores与Lutetian期前缘构造共存)和break-back逆冲(如渐新世Oturia断层切割早期构造)
  2. Megabed 3(Mb3)碳酸盐角砾岩内的不整合面证明变形始于晚Ypresian,早于传统认知
  3. 地震数据揭示Biniés基底逆冲断层的斜向几何形态,反映三叠纪盆地的反转

动力学机制

盐层分布通过两种方式控制变形:

  1. 摩擦域中,Variscan基底构造(如Silurian页岩)和二叠纪正断层再活化导致短波长(short wavelength)高应变变形
  2. 黏性域内,盐层润滑作用使变形向前陆传播更远,形成Jaca前渊(foredeep)的浊积岩(turbidites)

构造-沉积响应

变形差异直接影响沉积模式:

  • 摩擦域高地形导致Mb3碳酸盐碎屑流(debris flows)
  • 黏性域低角度断层控制Hecho群(Hecho Group)浊积岩的轴向(axial)与横向(transverse)物源转换

全球对比

该模式适用于其他盐相关造山带:

  1. Zagros造山带:前寒武纪盐底辟(Precambrian salt diapirs)导致类似斜向构造
  2. 西阿尔卑斯:三叠纪Haselgebirge盐层控制褶皱带几何形态
  3. 实验模拟(analog modeling)证实盐层尖灭区易产生 oblique structures(斜向构造)

未来展望

研究提出"三维构造互动"(3D structural interactions)概念,强调需结合:

  • 高分辨率地震反射(seismic reflection)
  • 构造热年代学(thermochronology)
  • 物理模拟(analog modeling)
    以破解盐构造系统的四维演化之谜。这一框架对油气勘探(如Serrablo气田)和碳封存选址具有重要实践意义。
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