中国地质科学院地质研究所
主要完成人
李海兵、郑勇、卢海建、赵中宝、潘家伟、马晓丽、张蕾、刘富财、刘栋梁、司家亮、王焕、马绪宣、李春锐、杨少华、陈沈强
青藏高原中部羌塘地块新生代的地壳变形演化,逐渐驱使高原物质向东挤出,这种向东迁移和挤出的机制一直是国际地学研究的热点和难点之一。研究团队对平均海拔5000m以上的羌塘地块开展了详实的野外地质调查,结合多学科综合研究结果,发现青藏高原中部物质向东迁移是以非均匀的变形模式展开。取得的重要进展和创新性成果包括:(1)首次揭示羌塘地块南部岩石圈尺度的走滑断裂作用始于~35 Ma,与东部的嘉黎和哀牢山-红河剪切带组成2500−3000km长的巨型走滑边界断裂带,并驱动中央谷地的显著抬升(图1);(2)地块东部自23Ma以来主要受逆冲走滑断裂带控制向东-东南方向非均匀挤出,至~10 Ma,这种非均匀挤出逐渐延伸至整个东部块体;(3)地块西部物质自~15Ma开始以更快的伸展速率(2.2mm/yr)弥散式非均匀向东运移,并形成系列近SN向正断裂,并与中下地壳非完全解耦(图2);(4)地块中部的伸展速率仅为0.1mm/yr,远低于西部和藏南的伸展速率,进一步证实了物质自西向东的非均匀弥散式运移,揭示了受到印度板块俯冲碰撞远程效应的影响,青藏高原中部展现出了与藏南弧形区域发散式均匀伸展变形截然不同的构造变形机制。这种非均匀变形演化及其大型断裂带的控制作用对认识整个青藏高原的应力传播和形成演化过程具有极其重要的意义。系列成果发表在权威期刊National Science Review、Geology、Tectonics(2篇)、Journal of Structural Geology(2篇)、Palaeo-3、Lithosphere和岩石学报。
图1 青藏高原中部两阶段构造-岩浆-地形-古生物演化示意图(A-B)和一条长2500-3000 km的巨型走滑断裂带演化示意图(C-D)。该断裂带包含了西部的(共轭)走滑断裂系、中部的嘉黎剪切带以及东部的哀牢山-红河剪切带。

图2 羌塘地块西缘加速伸展机制及其二维有限元弹性挠曲模拟结果(A)由龙木错和喀喇昆仑共轭走滑断裂控制的羌塘地块西缘的伸展变形模式图;(B)实测和模拟获得的布格重力异常;(C)弹性层的应力分布模拟结果。