帕米尔南天山新生代构造事件的沉积响应研究

发布时间：2018-02-11 06:08

本文关键词： 南西天山帕米尔喀什凹陷新生代构造过程沉积响应　出处：《浙江大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：喀什凹陷西部位于塔里木盆地、帕米尔构造带和南西天山构造带的交接处,新生代以来接受了大量来自南天山和帕米尔的沉积物,对这些沉积物的研究可以为帕米尔构造带和南天山构造带各自的新生代构造过程以及两者新生代以来的相互作用过程提供证据,同时也能为揭示新生代以来构造作用对区域气候环境的影响提供支撑。本文通过对南西天山前铁热克萨孜剖面的新生代古地磁学、沉积学和粒度分析以及南天山山前、帕米尔东北缘和喀什凹陷新生代地层序列的沉积特征分析,从沉积记录角度揭示了帕米尔与南天山新生代构造事件和古气候事件,主要得出了以下结论：一、通过帕米尔构造带东北缘和喀什凹陷的古近系的沉积学特征对比,提出帕米尔构造带可能在古新世早期甚至更早就已经具有高海拔和弧形形态并处于构造活跃状态。帕米尔在古近纪的构造事件可以大致分为三期活动。第一期：阿尔塔什组时期(早古新世-约56.5 Ma),帕米尔北缘发育以砾岩、粗砂岩为主的冲积相粗碎屑沉积,构造事件在研究区主要反映在北帕米尔,可能受控于新特提斯洋向北安第斯型俯冲的远距离效应,研究区其它区域发育以厚层石膏层为特征的海相沉积。第二期：齐姆根组时期(56.5-45.5 Ma),在帕米尔北缘至东北缘山前发育冲积相的砾岩、粗砂岩、含砾砂岩,粗碎屑沉积区域向东扩展,表明帕米尔构造带的构造活动增强,这一期事件受控于印度-亚洲碰撞作用,其它区域发育以上红下绿的膏泥岩泥岩互层为特征的潮下-潮上带沉积为特征。第三期：卡拉塔尔组、乌拉根组和巴什布拉克组时期(45.5 Ma-大约渐新世-中新世交界),在帕米尔北缘至东北缘山前地区发育粗碎屑沉积,喀什凹陷开始接受陆源碎屑沉积,表明此时帕米尔的构造活动继续增强,该事件与帕米尔内部发生的大规模地壳缩短与增厚及剥露事件相一致,受控于印度-亚洲持续汇聚作用远距离效应。基于该结论,本文认为帕米尔主逆冲断裂(Main Pamir Thrust:MPT)可能在古新世的早期甚至更早就已经存在且位置与现今比较接近。帕米尔的构造活动在其周缘主要表现为MPT的早期活动。此时帕米尔已经具有高海拔和弧形形态以向研究区提供物源。Burtman and Molnar (1993)提出的帕米尔约300 km的向北逆冲量和Cowgill (2010)提出的KYTS约280 km的走滑量可能都需要重新认定。二、通过南西天山山前的铁热克萨孜剖面沉积特征分析,发现剖面整体沉积特征表现为宏观粒度从老到新逐渐变粗,并伴随着三次标志性的沉积事件,分别为：(1)克孜洛依组底部曲流河相砂岩的出现,(2)帕卡布拉克组中部扇三角洲平原相席状砾岩出现和(3)阿图什组底部的厚层砾岩的出现,表明剖面上共有三期沉积物粒度与水动力的上升。这三次事件将整个剖面的新生代地层分为4个岩相带,分别为：(ⅰ)古近纪阿尔塔什组至巴什布拉克组的浅海潮坪相岩相带,(ⅱ)早-中中新世克孜洛依组至帕卡布拉克组的曲流河相至前扇三角洲与扇三角洲前缘组合岩相带,(ⅲ)中-晚中新世帕卡布拉克组扇三角洲平原岩相带和(ⅳ)阿图什组至西域组的冲积扇相岩相带。三、通过铁热克萨孜剖面磁性地层学研究和生物地层学的对比,限定了四个岩相带的年代学与沉积速率。岩相带(ⅰ)年龄约为65-34 Ma,沉积速率约为2.4/3.3-3.5 cm/ka(压实/去压实)；岩相带(ⅱ)年龄约为22.1-12 Ma,沉积速率约为12.3/16-17 cm/ka(压实/去压实)；岩相带(ⅲ)年龄约为12-5.2 Ma,沉积速率约为16.3/19.5-20.6 cm/ka(压实/去压实)和岩相带(ⅳ)年龄约为5.2-现今,沉积速率为22.8 cm/ka。区域对比南天山山前的沉积速率变化情况,发现南天山山前不同地区的结果具有可比性,说明是南天山的构造活动控制了这些沉积事件的发生。本文认为渐新世-中新世交界的事件代表了在印度-亚洲聚合的远距离效应的初始响应下,塔里木板块向南天山下的俯冲。中中新世和中新世-更新世交界的事件反映了南天山的两次抬升加速。中中新世和中新世-更新世交界的事件在塔拉斯-费尔干纳断裂(Talas-Fergana Fault:TFF)的东西两侧有不同的表现。在TFF以东区域这两期事件可能是由于南天山前褶皱冲断带向盆地的扩张所致。TFF以西区域的铁热克萨孜剖面可能是由于南西天山的造山抬升加速。两侧不同的缩短量造成了TFF约60-70km的右行走滑。东西两侧的构造差异及TFF的活动可能是由于帕米尔在这时的向北扩展所导致的。四、铁热克萨孜剖面新生代沉积物粒度分析与质量磁化率结果与剖面沉积相有着较好的一致性。在约30-34 Ma平均粒度、标准偏差和质量磁化率大幅升高；在约16-12 Ma,剖面沉积物粒度的平均粒度显著下降,标准偏差略有下降但是在14Ma左右有一个较高的峰值,偏态与峰态都表现出一定程度的升高,质量磁化率也在这段时间内表现出一个显著的峰值；在约8-7 Ma和5 Ma,剖面沉积物粒度的平均粒度出现小幅下降,标准偏差上升,质量磁化率上升。中新世以来的样品粒度特征整体上表现出粒度逐渐变粗,粗碎屑组分逐渐增多的趋势。结合磁性地层学和磁化率曲线与全球碳氧同位素和二氧化碳含量变化对比,发现其变化趋势整体上比较一致,在约34-30 Ma、14-12 Ma、8-7 Ma以及约5 Ma具有较好的一致性。34-30 Ma剖面巴什布拉克组的质量磁化率迅速上升然后显著下降,粒度在31-33 Ma明显变细,反映了约34 Ma的Oi-1冰期之后的一段相对温暖期。中新世以来剖面沉积物整体上表现出质量磁化率逐渐下降,偏态逐渐上升的趋势,表明研究区季风气候增强导致的干旱逐渐增强。剖面粒度的平均粒度在约14-12 Ma,8-7Ma和5 Ma的显著增大,粗碎屑组分含量跟质量磁化率也在此时显著上升,这可能代表了三次亚洲冬季风的增强事件。这些结果表明中新世以来,亚洲冬季风的增强导致了研究区的逐渐干旱,同时南天山的几期构造抬升加速事件可能对区域干旱化有促进作用。
[Abstract]:In this paper , the authors suggest that the structural activities of Pamir ' s tectonic belt can be controlled in the early part of the Paleocene ( 56.5 - 46.5 Ma ) . Based on the analysis of the sedimentary characteristics of the iron - hot - keisz section in the south - western Tianshan Mountains , the authors find that the overall sedimentary characteristics of the section are from the old to the new gradually , and the sedimentary rate is about 12.3 / 19.5 - 20.6 cm / ka ( compaction / de - compaction ) . The sedimentary rate is about 12.3 / 19.5 - 20.6 cm / ka ( compaction / de - compaction ) . The results show that the average particle size of the cross - section sediments is about 14 - 12 Ma , 8 - 7 Ma and 5 Ma .

【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P542

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