天山库车山前新生代构造发育,具有丰富的构造地质现象和优越的研究条件,成为研究陆内变形和盆-山耦合的理想场所。本项目通过新生代构造变形及同构造沉积地层分析,研究库车新生代构造变形样式和分布特征,建立库车新生代构造生长地层时代序列;测定库车阿瓦特河剖面、吐孜玛扎剖面、克拉苏河剖面地层磁极性序列,建立库车中西部新近系磁性地层柱;研究库车秋里塔克背斜、亚肯背斜、巴什基齐克背斜变形地貌面年代,确定晚新生代构造变形时代。通过构造生长地层、古地磁年代、晚新生代变形地貌面年代研究,建立天山库车新生代构造变形时间序列,剖析天山冲断构造特征和时限,结合天山隆升历史的研究成果,探讨天山构造变形与山脉隆升的时限和机制,进而建立我国西部陆内造山过程的动力学模式。
Tianshan;Kuqa basin;growth strata;Cenozoic magetostratigraphy;sedimentation rate
库车盆地发育挤压型断裂和褶皱,构造变形分为两个阶段,盐构造发育期和挤压变形期。通过构造分析和平衡剖面恢复,结合库车盆地新生界6-8km同构造沉积地层充填过程反演,确定库车盆地的变形始于中新世。中新世,靠近山脉的盆地北部堆积山前沉积楔,造成古近系膏盐岩负荷加重,膏盐岩发生塑性流动,库车盆地发育盐丘构造和滑脱背斜;上新世-更新世,库车盆地发生强烈挤压(暗示南天山的快速隆升),形成大宛齐背斜、秋里塔格背斜、亚肯-喀桑托开背斜三排构造。库车盆地上新世以来的挤压缩短量23 km,上新世(5.2/5.8 Ma-2.6 Ma)构造缩短量9 km,平均缩短率3.4/2.8 mm/yr;更新世(2.6 Ma)构造缩短量为14 km,平均缩短率5.4 mm/yr。显然库车盆地大规模挤压变形始于上新世,更新世以来明显加速。 通过系统采集磁性地层定向样品,精确热退磁和剩磁测定,建立三条新生界磁性地层剖面的极性柱。吐孜玛扎新近系磁性地层剖面厚度1900m(定向样品1083块),识别出17个负极性带和17个正极性带,与国际标准磁极性柱(CK95)进行对比,地层年龄为1.5-6.5Ma;阿瓦特新近系磁性地层剖面厚度3700m(定向样品1606个),识别出26个负极性带和26个正极性带,与Cande & Kent (1995)国际标准磁极性年代表对比,地层年龄为2~15 Ma;克拉苏2500m厚新生界磁性地层剖面(定向样品1700个)识别出35个正极性带和34个负极性带,与国际标准磁极性柱(CK95)进行对比,地层年龄为4-42Ma。根据地层厚度与沉积年代的对应关系,我们计算库车盆地沉积速率变化曲线。 21-11Ma库车盆地沉降速率缓慢增加,没有明显的波动变化;11-7Ma沉降速率减低,沉积颗粒变细;6-7Ma以来沉积速率急剧增加,砾岩碎屑大量堆积。由此推断南天山新生代隆升始于21Ma,隆升早期速率变化不明显,山脉抬升幅度缓慢,6-7Ma山脉急剧隆升,山前盆地快速堆积和沉降,这与库车盆地发生大规模挤压变形时代相吻合。