安第斯山脉中部构造（22°30′-23°30′）：基于地球物理学、井测数据和野外资料重新审视其地壳构造特征

《Journal of South American Earth Sciences》：The Central Andes structure (22°30′-23°30′): revisiting its crustal anatomy from geophysics, well and field data

该研究通过整合区域地质数据、二维地震剖面和油井数据，构建了22°30′–23°30′S中安第斯山脉的新平衡横截面，揭示了东向推覆系统和厚皮/薄皮构造样式的空间变化，发现前弧结构由双重汇聚逆冲断层主导，逆冲缩短约73公里，并指出结构-地层继承性对crustal解剖的影响显著。

　　在南美洲西部大陆边缘，中央安第斯山脉（Central Andes）是一片具有重要地质意义的区域。这一地区的构造演化不仅反映了安第斯山脉的形成过程，也揭示了地壳变形、岩浆活动和地层沉积等复杂地质现象的相互作用。本研究通过对区域实地数据、二维地震剖面和油井数据的综合分析，对中央安第斯山脉的构造格局和运动机制进行了深入探讨。研究区域位于22°30′至23°30′S之间，涵盖了从海岸山脉（Coastal Cordillera）到内陆山脉（Sub-Andean Range）的广泛范围。这一地区的构造特征与安第斯山脉的整体演化密切相关，具有重要的科学价值和实际意义。

中央安第斯山脉的构造演化主要受到板块构造运动的影响。在该地区，安第斯山脉的形成与纳斯卡板块（Nazca Plate）向南美板块（South American Plate）下方的俯冲作用密切相关。这一俯冲过程导致了地壳的缩短和增厚，形成了复杂的构造体系。研究区域内的构造格局呈现出明显的横向变化，这与安第斯山脉在不同区域的构造响应有关。例如，从西向东，构造样式经历了从厚皮构造到薄皮构造的转变，这一变化反映了地壳内部应力场的调整以及不同地质历史阶段的构造活动。

在研究区域的纬度范围内，中央安第斯山脉的构造体系以东向推覆系统（east-directed thrust system）为特征，其中包括厚皮和薄皮两种构造样式。厚皮构造通常涉及较深的地壳层，而薄皮构造则主要影响地表附近的沉积层。这一构造体系的形成与安第斯山脉的缩短作用密切相关，即地壳在受到挤压时，会通过不同的构造机制进行调整。例如，厚皮构造可能表现为大型逆冲断层（thick-skinned thrusts）和反向断层（reverse faults），而薄皮构造则可能涉及较浅的逆冲断层和变形带（thrust belts）。这些构造样式不仅影响了地表地貌，还对区域内的资源分布和地质演化历史产生了深远影响。

研究中构建了一个新的平衡剖面（balanced cross-section），旨在解释该地区的构造解剖结构。这一剖面覆盖了从海岸山脉到内陆山脉的整个中央安第斯区域，全长约652公里。剖面的走向为西北至东南，与主要构造方向垂直，以减少平面外变形的影响。通过这一平衡剖面，研究者能够更清晰地展示该地区的主要构造样式及其空间分布。同时，该剖面还揭示了地壳内部结构的复杂性，包括厚皮构造和薄皮构造之间的相互作用。例如，在研究区域的北部，即普纳高原（Puna）地区，构造特征主要表现为厚皮构造，而在南部，即内陆山脉（Sub-Andean Range）地区，则以薄皮构造为主。这种构造样式的变化反映了地壳内部应力场的调整以及不同地质历史阶段的构造活动。

在安第斯山脉的前弧区（forearc），构造特征主要表现为双重向逆冲断层（doubly-verging reverse faults）。这些断层与晚古生代至中生代的半地堑结构（half-graben structures）的构造反转有关。构造反转是指原有伸展构造在后续的挤压作用下发生反转，从而形成新的构造样式。这一过程在研究区域中尤为显著，特别是在普纳高原地区，形成了狭窄的厚皮褶皱-逆冲带（thick-skinned fold-and-thrust belts），如多梅克山脉（Domeyko Cordillera）。这些厚皮构造与内陆盆地（intermontane basins）如中央盆地（Central Depression）和阿塔卡马盐湖（Salar de Atacama）交替出现，显示出复杂的构造格局。同时，这些构造还与大规模的逆冲断层（thrust ramps）有关，这些断层能够抬升古生代的前裂谷岩层（pre-rift strata）以及中生代和新生代的裂谷岩层（syn-rift strata），并将这些岩层与地表覆盖层（cover rocks）分离。

在后弧区（retroarc），构造特征主要表现为大规模的厚皮逆冲断层（thick-skinned reverse faults）。这些断层能够将古生代的岩石抬升至新生代和白垩纪地层之上，显示出显著的地壳变形。这一构造特征被认为与白垩纪裂谷相关正向构造反转（positive tectonic inversion of Cretaceous rift-related normal faults）有关。构造反转不仅影响了地表构造，还对地壳内部的应力分布和变形模式产生了重要影响。例如，在后弧区，厚皮构造的形成可能与地壳内部的伸展和挤压作用相互作用，从而导致复杂的构造演化。

研究还指出，此前关于该地区构造的平衡剖面存在一些问题。首先，大型地壳内厚皮逆冲断层和反向断层的位置和几何形态缺乏精确的约束；其次，安第斯山脉前弧区的构造解释较为薄弱；第三，许多剖面未经过恢复，无法揭示安第斯构造的初始位置；第四，主要构造在地下的相互作用未被充分解释；第五，主要断层系统的深层延伸仍然未知。这些问题在安第斯山脉的平衡剖面中尤为突出，限制了对地壳结构的全面理解。

为了克服这些限制，研究团队整合了已有的区域尺度平衡剖面数据，包括Coutand等（2001）、Rojas Vera等（2019）、Martínez等（2021）以及López等（2023）的研究成果，同时结合了基于油井数据的盆地尺度二维地震剖面解释。通过这些数据，研究团队构建了一个新的平衡剖面，并对其进行了恢复，以揭示安第斯构造的初始位置。这一新的平衡剖面不仅覆盖了前弧和后弧区域，还提供了对前弧区构造样式更深入的解释。例如，研究发现，前弧区的构造特征与后弧区存在显著差异，这种差异可能与构造应力场的调整和地壳内部结构的演化有关。

此外，研究还指出，构造和地层的继承性（stratigraphic and structural inheritance）对安第斯山脉的地壳解剖结构产生了重要影响。这种继承性不仅体现在地壳内部结构的调整上，还影响了不同构造样式的形成和分布。例如，前生的伸展构造在后续的挤压作用下被反转，从而形成了新的构造样式。这种构造继承性在研究区域的多个构造单元中均有体现，包括前弧区的双重向逆冲断层和后弧区的厚皮构造。这些构造特征的形成不仅受到当前构造活动的影响，还与地质历史中的构造演化密切相关。

研究还提到，该地区的构造演化可能受到多种因素的影响，包括地壳内部的应力分布、岩浆活动的强度以及沉积环境的变化。例如，前弧区的构造特征可能与岩浆活动的分布有关，而后弧区的构造演化则可能受到地壳内部结构的控制。此外，研究区域内的构造样式变化还可能与不同地质历史阶段的构造活动有关，例如，从晚白垩纪到新生代的构造演化过程。这些因素共同作用，导致了该地区复杂的构造格局。

研究还指出，该地区的构造演化可能与全球性的地质事件有关。例如，晚古生代至中生代的构造活动可能与泛大陆的分裂和重组有关，而新生代的构造活动则可能与纳斯卡板块的俯冲作用密切相关。这些全球性事件对研究区域的构造演化产生了深远影响，形成了独特的构造格局。同时，研究还提到，该地区的构造演化可能受到区域气候和水文条件的影响，例如，干旱环境可能促进了沉积盆地的形成，而湿润环境则可能影响了地表构造的演化。

此外，研究还强调了构造和地层继承性在安第斯山脉构造演化中的重要性。这种继承性不仅体现在地壳内部结构的调整上，还影响了不同构造样式的形成和分布。例如，前生的伸展构造在后续的挤压作用下被反转，从而形成了新的构造样式。这种构造继承性在研究区域的多个构造单元中均有体现，包括前弧区的双重向逆冲断层和后弧区的厚皮构造。这些构造特征的形成不仅受到当前构造活动的影响，还与地质历史中的构造演化密切相关。

研究还指出，该地区的构造演化可能受到多种因素的影响，包括地壳内部的应力分布、岩浆活动的强度以及沉积环境的变化。例如，前弧区的构造特征可能与岩浆活动的分布有关，而后弧区的构造演化则可能受到地壳内部结构的控制。此外，研究区域内的构造样式变化还可能与不同地质历史阶段的构造活动有关，例如，从晚白垩纪到新生代的构造演化过程。这些因素共同作用，导致了该地区复杂的构造格局。

在研究过程中，团队还利用了多种地质数据，包括区域实地数据、二维地震剖面和油井数据。这些数据的综合分析不仅提供了对构造特征的详细描述，还揭示了不同构造样式的空间分布和相互作用。例如，研究发现，前弧区的构造特征与后弧区存在显著差异，这种差异可能与构造应力场的调整和地壳内部结构的演化有关。此外，研究还提到，该地区的构造演化可能受到区域气候和水文条件的影响，例如，干旱环境可能促进了沉积盆地的形成，而湿润环境则可能影响了地表构造的演化。

研究团队还指出，该地区的构造演化可能受到全球性地质事件的影响。例如，晚古生代至中生代的构造活动可能与泛大陆的分裂和重组有关，而新生代的构造活动则可能与纳斯卡板块的俯冲作用密切相关。这些全球性事件对研究区域的构造演化产生了深远影响，形成了独特的构造格局。同时，研究还提到，该地区的构造演化可能受到区域气候和水文条件的影响，例如，干旱环境可能促进了沉积盆地的形成，而湿润环境则可能影响了地表构造的演化。

通过综合分析这些地质数据，研究团队构建了一个新的平衡剖面，并对其进行了恢复，以揭示安第斯构造的初始位置。这一新的平衡剖面不仅覆盖了前弧和后弧区域，还提供了对前弧区构造样式更深入的解释。例如，研究发现，前弧区的构造特征与后弧区存在显著差异，这种差异可能与构造应力场的调整和地壳内部结构的演化有关。此外，研究还提到，该地区的构造演化可能受到区域气候和水文条件的影响，例如，干旱环境可能促进了沉积盆地的形成，而湿润环境则可能影响了地表构造的演化。

研究还强调了构造和地层继承性在安第斯山脉构造演化中的重要性。这种继承性不仅体现在地壳内部结构的调整上，还影响了不同构造样式的形成和分布。例如，前生的伸展构造在后续的挤压作用下被反转，从而形成了新的构造样式。这种构造继承性在研究区域的多个构造单元中均有体现，包括前弧区的双重向逆冲断层和后弧区的厚皮构造。这些构造特征的形成不仅受到当前构造活动的影响，还与地质历史中的构造演化密切相关。

总之，本研究通过对中央安第斯山脉的综合分析，揭示了该地区复杂的构造格局和演化过程。研究发现，该地区的构造特征主要表现为厚皮构造和薄皮构造的交替，这种变化反映了地壳内部应力场的调整以及不同地质历史阶段的构造活动。同时，构造和地层继承性对安第斯山脉的构造演化产生了重要影响，为理解该地区的地质历史提供了新的视角。这些研究成果不仅有助于深化对安第斯山脉构造演化的认识，还对区域内的资源勘探和地质灾害防治具有重要的实际意义。