青藏高原東北部新近紀沉積演變與構(gòu)造隆升響應(yīng)

青藏高原東北部新近紀沉積演變與構(gòu)造隆升響應(yīng)

這項工作的研究區(qū)位于東84106和北緯3439之間。從西到東，有六個班山斷層帶，南部以昆侖-西秦嶺斷層帶為邊界，北部以河西走廊走廊（圖1）為邊界。區(qū)內(nèi)發(fā)育阿爾金、祁連、東昆侖和西秦嶺等巨型山系,在山系之間及其周邊廣布新生代陸相盆地,山系與盆地呈“盆-山”相間的地貌格局,主要有柴達木、德令哈、索爾庫里、阿牙克庫木湖、酒泉、肅北、西寧-蘭州、貴德-循化和臨夏等盆地,盆地內(nèi)新生代沉積發(fā)育良好。柴達木和索爾庫里盆地中新世主要接受油砂山組沉積,中新世末期-上新世沉積獅子溝組;酒泉盆地中新世時廣泛沉積疏勒河組,上新世沉積苦泉組和玉門組;貴德-循化、西寧-蘭州和臨夏盆地中新世-上新世自下向上依次發(fā)育他拉組上段、咸水河組、臨夏組和積石組(張克信等,2010a,2010b)。21世紀以來,高原東北部新生代沉積的物源、古流向的研究已經(jīng)獲得了一些研究成果。宋春暉等(2001,2003,2006)通過對索爾庫里、柴達木、貴德、酒泉等盆地中疊瓦狀礫石、砂礫巖透鏡狀展布方向、交錯層理前積紋層產(chǎn)狀等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計,恢復(fù)了古水流方向,并結(jié)合沉積物中礫石成分的統(tǒng)計,總結(jié)了高原東北緣的地貌格局演化以及古流向和物質(zhì)分布特征。方小敏等(1997,2004,2007)對酒泉、臨夏、貴德和西寧盆地的新生代地層進行了詳細的古地磁年代測定,探討了各盆地的沉積相演變、古流向和物源變化對祁連山、拉脊山隆起的響應(yīng)。朱利東等(2004)通過對酒泉、柴達木等盆地沉積充填序列、沉積相展布、古流向和物源分析,探討了高原北部的盆-山演化過程。常宏等(2001,2004)較詳細劃分了索爾庫里盆地中-上新世沉積相,揭示了沉積環(huán)境與隆升之間的關(guān)系。孟慶泉(2008)對柴達木盆地東北緣懷頭他拉剖面通過高精度磁性地層學(xué)研究,結(jié)合哺乳動物化石年代控制,建立了該剖面新生代地層的精細年代序列,通過對不同時期古流向、物源、沉積相分析,揭示了柴達木盆地東北緣沉積演化和南祁連山隆起的過程。本項目組于2006年在高原東北緣進行精細沉積學(xué)研究,其中張克信等(2007,2008,2010a,2010b)對青藏高原新生代殘留盆地的沉積演化進行了概略研究,從沉積序列和構(gòu)造巖相古地理演化角度揭示了青藏高原新生代構(gòu)造隆升與沉積響應(yīng)的耦合關(guān)系;駱滿生等(2010)和張楗鈺等(2010)研究了循化盆地新生代地層剖面沉積相、古流向和物源變化及其與拉脊山、西秦嶺隆起帶的響應(yīng)關(guān)系。綜上所述,前人對青藏高原東北部新生代沉積演化的研究多依據(jù)部分盆地少數(shù)幾條剖面或單一剖面,缺乏通過對整體的高原東北部新生代沉積進行系統(tǒng)的古流向和物源分析,揭示隆升與沉積之間的響應(yīng)過程。本文在對柴達木盆地大紅溝和循化盆地西溝兩條新近紀剖面古流向、物源和沉積相系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合阿牙克庫木湖、索爾庫里、柴達木、酒泉和貴德-循化盆地具有可靠年齡資料(古地磁年齡和哺乳動物化石)的若干代表性剖面,對各個剖面進行系統(tǒng)的古流向和物源分布及其演變分析和區(qū)域?qū)Ρ妊芯?并結(jié)合該區(qū)已獲得的構(gòu)造熱年代學(xué)資料(鄭德文等,2003;陳正樂等,2006;YuanWanmingetal.,2006;WangGuocanetal.,2011;ZhengDewenetal.,2010),揭示高原東北部新近紀物源和古流向演化對隆升的響應(yīng)。1古水流沉積相的恢復(fù)本次在研究區(qū)內(nèi)實測了2條新生代地層剖面,分別是青海大柴旦大紅溝剖面(編號PM1)和青海循化縣積石鎮(zhèn)西溝剖面(編號PM2)(圖1),并在實測的兩條剖面測量了大量交錯層理前積紋層產(chǎn)狀和疊瓦狀排列礫石扁平面產(chǎn)狀,獲取了古水流數(shù)據(jù),并在沉積相分析的基礎(chǔ)上對上述2條剖面所有的古水流數(shù)據(jù)進行了校正,使其恢復(fù)到原始沉積的水平方位(表1)。利用LindaDPThompson+ToddAThompson版權(quán)(1993)的Rose1.0軟件對校正后的古水流數(shù)據(jù)進行處理,繪制了各剖面的古流向玫瑰花圖,并詳細統(tǒng)計了剖面上沉積礫石的成分組合,作為分析沉積物源的基礎(chǔ)材料(表1,圖2,圖3)。1.1柴溝組和油砂山組本次實測的大紅溝剖面總厚5400m,可分584層,其中新近系自下而上依次劃分為漸新統(tǒng)-中新統(tǒng)上干柴溝組(ENg,30～18.5Ma)、中新統(tǒng)油砂山組(N1x,18.5～8.5Ma)(可分為上下兩段)和中新統(tǒng)-上新統(tǒng)獅子溝組(N1-2s,8.5～2.5Ma)(圖2)。上干柴溝組和油砂山組均為湖泊-三角洲相交互沉積,其中前者整體粒度較小,以湖泊相為主,古流向為185°;后者粒度增大,以三角洲相為主,下段古流向為195°,上段古流向由173°逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?55°、245°。其砂巖斜層理前積紋層和滑塌變形構(gòu)造樞紐產(chǎn)狀所指示的古水流方向為SSW、SSE和S向,其礫石成分主要為石英巖、砂巖、硅質(zhì)巖和花崗巖,少量以灰?guī)r和火山巖為主,來自北側(cè)的南祁連山脈(綠梁山),沉積古地勢為北高南低。獅子溝組主體為三角洲和河流相粗碎屑沉積,由礫石疊瓦狀構(gòu)造和砂巖斜層理前積紋層產(chǎn)狀恢復(fù)早期古水流方向為124°,晚期變?yōu)?93°至200°,從SSE向變?yōu)镾SW向。礫石成分雖略有變化,但仍以石英巖、灰?guī)r、礫巖、火山巖等為主。物源和古水流分析顯示源區(qū)仍為南祁連山脈一帶,古地勢變化不明顯。1.2盆地內(nèi)部物源分布本次實測的循化剖面總厚1047m,可分213層,自下而上依次劃分為漸新統(tǒng)-中新統(tǒng)他拉組(ENt,>23.1～21.1Ma)、中新統(tǒng)咸水河組(N1x,21.1～9.6Ma)(自下而上分為中莊段N1cz、上莊段N1sz、東鄉(xiāng)段N1d)和中新統(tǒng)-上新統(tǒng)臨夏組(N1-2l,9.6～5Ma)(自下而上分為中新統(tǒng)柳樹段N1l和中新統(tǒng)-上新統(tǒng)何王家段N1-2h)(圖3)。他拉組沖積扇相礫巖的古流向經(jīng)歷了從188°向314°和290°的轉(zhuǎn)變,呈NW和SSE向,少數(shù)為S和W向,NW向的礫石成分與盆地南側(cè)西秦嶺北緣逆沖帶的三疊系和二疊系巖性組合一致,而SE向的礫石成分可能來自盆地北部的拉脊山元古宇化隆巖群,反映盆地南部的西秦嶺和北部的拉脊山均已為隆起區(qū),為盆地提供近源沉積物。咸水河組上莊段和東鄉(xiāng)段為咸化湖-三角洲相。根據(jù)疊瓦狀排列的扁平狀礫石產(chǎn)狀發(fā)現(xiàn)上莊段時期古流向主要為北偏東向,盆地北緣古流向主要為S、SW向(駱滿生等,2010)。東鄉(xiāng)段的古流向為242°、129°、170°、135°、190°,少量NE向,物源分析表明礫石成分為砂巖、火成巖、硅質(zhì)巖、石英巖和少量變質(zhì)巖(張楗鈺等,2010)。物源分析表明南部的西秦嶺和北部的拉脊山共同提供物源,但古流向的變化指示中莊段時期南部的西秦嶺為主物源區(qū),盆地古地勢南高北低;到東鄉(xiāng)段時期北部的拉脊山為主物源區(qū),古地勢變?yōu)楸备吣系?。臨夏組柳樹段和何王家段主體為湖相-三角洲前緣相,夾水下扇相粗碎屑沉積,古流向為284°,以NWW向為主,少量為S和NW向。礫石成分以砂巖為主,其次為灰?guī)r、花崗巖、石英巖、硅質(zhì)巖、板巖、片巖、片麻巖和少量泥巖、大理巖、超基性巖,反映為多向物源,除南部的西秦嶺、北部的拉脊山外,東部的積石山也已明顯隆起,成為主要的物源區(qū)。剖面頂部以一套巨厚礫巖層結(jié)束,為沖積扇相的積石組,古水流方向主要為NWW—N向,礫石成分以砂巖、石英巖為主(駱滿生等,2010)?？拷∫粠Ч潘鞣较驗?82°,以花崗巖、火山巖為主,其次為硅質(zhì)巖、泥巖等(劉少峰等,2007),盆地現(xiàn)代周緣的系列山系已經(jīng)全部形成。2地質(zhì)調(diào)查區(qū)及地質(zhì)資料為了進行詳細區(qū)域?qū)Ρ妊芯?本文對比了青藏高原東北緣柴達木盆地西岔溝剖面(編號PM3,宋春暉,2006)、索爾庫里盆地依屯布拉克剖面和達坂剖面(編號分別為PM4和PM5,常宏等,2001;常宏,2004)、阿牙克庫木湖盆地花條山剖面(編號PM6,陜西省地質(zhì)調(diào)查院?,2003)、貴德盆地阿什貢剖面和甘家剖面(編號分別為PM7和PM8,宋春暉等,2003;宋春暉,2006)、肅北盆地鐵匠溝剖面(編號PM9,宋春暉,2006)、酒泉盆地石羊圈剖面和老君廟剖面(編號分別為PM10和PM11,宋春暉等,2001;宋春暉,2006)等9條剖面(圖4)。與實測的兩條剖面的研究方法相同,本文對研究區(qū)前人的9條科研剖面中新近紀沉積序列的古流向和物源數(shù)據(jù)進行了系統(tǒng)收集和分析(表1,圖4)。本文總結(jié)研究區(qū)實測和科研共11條剖面,把新近紀分為中新世早期(23～17Ma)、中新世中期(17～8Ma)、中新世晚期(8～5.3Ma)和上新世(5.3～2.6Ma)4個時間段,結(jié)合高原東北緣新近紀沉積古地理時空演化特征(另文發(fā)表),繪制了研究區(qū)沉積古流向演變圖(圖5)和沉積物源演變圖(圖6)。2.1古水流、物源區(qū)特征高原東北緣自西向東分布有阿牙克庫木湖盆地、柴達木盆地、德令哈盆地、酒泉盆地、貴德-循化盆地、臨夏盆地等。阿牙克庫木湖盆地主要沉積濱淺湖相的石壁梁組,在盆地西部新疆若羌縣花條山一帶古水流方向經(jīng)歷了從北西向的320°、305°逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楸北睎|向的15°、23°(陜西省地質(zhì)調(diào)查院?,2003),指示東昆侖山已呈現(xiàn)為隆起區(qū),向該盆地提供物源。柴達木盆地該時期為盆地穩(wěn)定發(fā)展期,盆地整體持續(xù)下降,形成幾乎遍及全盆地的上干柴溝組和下油砂山組的細碎屑沉積,沉積厚度巨大(張克信等,2010a,2010b)。西岔溝一帶此時為三角洲前緣和三角洲平原亞相沉積,根據(jù)礫石AB面統(tǒng)計結(jié)果指示此時古水流方向為200°和230°,統(tǒng)計礫石成分以變砂巖、石英巖、片巖和花崗閃長巖為主,少量凝灰?guī)r(宋春暉,2006),指示北部的阿爾金山提供物源。盆地東部的大紅溝剖面為湖泊-三角洲相的旋回,古水流呈S向,物源來自南祁連山。德令哈盆地西南的懷頭他拉鎮(zhèn)南10km的古流向以NE向為主,表明此時德令哈盆地西南部和南部的東昆侖山地區(qū)為物源區(qū)(孟慶泉,2008)。酒泉盆地南部石羊圈一帶形成細粒半深湖相夾水下扇相沉積,從前積紋層中獲得的古水流方向為261°、207°和274°,礫石成分以變質(zhì)砂巖、石英巖、硅質(zhì)巖、輝綠巖、安山巖為主,夾少量灰?guī)r和片巖(宋春暉等,2001;宋春暉,2006),物源區(qū)位于盆地東部,此時盆地南側(cè)的北祁連隆升不明顯。循化盆地積石鎮(zhèn)西溝一帶古流向分析認為他拉組古水流方向主要為314°和290°,咸水河組中莊段古水流方向為274°和224°,礫石成分以砂巖、石英巖、灰?guī)r為主,表明沉積物主要來自北部的拉脊山和南部的西秦嶺隆起帶。貴德盆地在阿什貢-尕讓一帶為沉積較厚的山麓沖洪積扇相礫巖及砂礫巖,古流向為285°和217°,礫石礫徑統(tǒng)計表明,礫徑最大為5cm,一般為0.2～2.5cm,說明這時拉脊山隆起高度不太高(宋春暉等,2003;宋春暉,2006);貴德門附近礫石成分以砂巖、變質(zhì)砂巖、硅質(zhì)巖、灰?guī)r為主,夾少量花崗巖、輝綠巖等(劉少峰等,2007),說明此時盆地東南部的西秦嶺以及北側(cè)的拉脊山已經(jīng)隆起。臨夏盆地東鄉(xiāng)縣毛溝一帶咸水河組湖相沉積中古流向為12°(方小敏等,1997,2007),可知由南部的西秦嶺隆起帶提供物源。2.2柴達木盆地西部下盆地內(nèi)的物源區(qū)巖石學(xué)和古流源區(qū)到該時間段,研究區(qū)開始出現(xiàn)索爾庫里盆地,且由于湖盆擴張,柴達木盆地和德令哈盆地相連為一個整體盆地。阿牙克庫木湖盆地此時為深湖相沉積,盆地西部花條山一帶所獲得的古水流方向為320°(陜西省地質(zhì)調(diào)查院?,2003),盆地南緣的東昆侖山為物源區(qū)。索爾庫里盆地下陷接受沉積,發(fā)育洪積扇-濱淺湖相沉積,盆地南緣阿卡托山古水流方向為48°,并且礫石成分簡單,主要為凝灰質(zhì)砂巖、變砂巖、石英巖;后期變?yōu)榘肷詈?水下扇相沉積,古水流方向為90°,礫石成分相對前期更為復(fù)雜,出現(xiàn)花崗巖、花崗閃長巖、基性火山巖等礫石(常宏等,2001;葛肖虹等,2002,2006),指示出盆地東緣的阿爾金山和盆地南緣的祁漫塔格山逐漸成為隆起區(qū)。柴達木盆地和德令哈盆地沉積范圍比中新世早期更為廣大,在青海茫崖鎮(zhèn)干柴溝-西岔溝一帶以湖泊-三角洲相沉積為主,古水流方向由153°轉(zhuǎn)變?yōu)?0°,礫石成分以石英巖、變質(zhì)砂巖、硅質(zhì)巖、板巖、片巖等變質(zhì)巖為主(宋春暉,2006)。大柴旦大紅溝一帶為三角洲相沉積,古水流方向由173°逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?55°、245°,礫石成分以石英巖、砂巖、火山巖為主,含少量巖屑、火山巖。青海懷頭他拉鎮(zhèn)南10km一帶古流向為NE、SE向為主,油砂山組沉積下部礫石成分以灰?guī)r為主,上部以硅質(zhì)巖、變質(zhì)砂巖為主(孟慶泉,2008),可推測阿爾金山、南祁連山(埃姆尼克山)進一步隆升成為物源區(qū)。酒泉盆地此時處于欠補償?shù)某练e環(huán)境,在石羊圈一帶主要為半深湖-淺湖夾扇三角洲相,古水流方向由前期298°、336°轉(zhuǎn)變?yōu)?64°、248°,礫石成分以變質(zhì)砂巖、硅質(zhì)巖、石英巖為主,輝綠巖、安山玢巖、變質(zhì)礫巖和片巖明顯增加。在老君廟一帶為淺湖-三角洲相,古水流方向由48°轉(zhuǎn)變?yōu)?55°,礫石成分以變質(zhì)砂巖、石英巖、硅質(zhì)巖、片巖、灰?guī)r、輝綠巖等為主(宋春暉等,2001;宋春暉,2006;SongChunhuietal.,2001),反映物源區(qū)為北祁連山。循化盆地和貴德盆地此時主要為咸化湖相沉積,積石鎮(zhèn)西溝一帶為深湖、淺湖和三角洲亞相,晚期出現(xiàn)水下扇相沉積,早期古流向主要為北偏東向,盆地北緣古流向主要為S、SW向(駱滿生等,2010),晚期古流向主要為242°、129°、170°、135°、190°,礫石成分為砂巖、火成巖、硅質(zhì)巖、石英巖和少量變質(zhì)巖(張楗鈺等,2010)。臨夏盆地東鄉(xiāng)縣毛溝一帶古水流方向為230°,王家山古水流方向為SEE(方小敏等,1997,2007)。區(qū)域上,這幾個盆地可能相連成為一個大的湖盆,南部的西秦嶺和北部的拉脊山共同為湖盆提供物源。2.3古水流方向及沉積相該時期區(qū)域湖盆逐漸進入萎縮期,各大沉積盆地均開始接受粗碎屑沉積物。阿牙克庫木湖盆地為濱湖-淺湖相的石壁梁組,在盆地西部花條山一帶所獲得的古水流方向從15°轉(zhuǎn)變?yōu)?20°(陜西省地質(zhì)調(diào)查院?,2003),盆地南緣的東昆侖山仍舊為物源區(qū)。索爾庫里盆地水體變淺,由濱淺湖轉(zhuǎn)變?yōu)槿侵尴?依屯布拉克一帶轉(zhuǎn)變?yōu)闆_洪積扇相沉積,古水流方向轉(zhuǎn)變?yōu)?50°,礫石成分統(tǒng)計表明礫石以石英巖、變質(zhì)砂巖、硅質(zhì)灰?guī)r、燧石等為主(常宏等,2001),物源區(qū)為西北側(cè)的金雁山(阿爾金山)。柴達木盆地和德令哈盆地沉積面積縮小,沉積中心逐漸向東部遷移,在盆地邊緣卻為不整合接觸。在西岔溝一帶以扇三角洲沉積為主,古水流方向為196°,礫石成分以變砂巖、石英巖、片巖、板巖、硅質(zhì)巖和安山巖為主(宋春暉,2006)。大柴旦鎮(zhèn)大紅溝主要為曲流河相,恢復(fù)古水流方向為124°,經(jīng)統(tǒng)計分析礫石成分以石英巖、灰?guī)r、礫巖、火山巖等為主。懷頭他拉鎮(zhèn)南主要為三角洲相為主,古水流方向以NE方向為主,但水流方向并不集中,還有NW向和E向的流向,礫石成分比較復(fù)雜,主要為硅質(zhì)巖和泥礫,其次為石英巖、變砂巖、片麻巖和灰?guī)r(孟慶泉,2008),推斷沉積物可能來源于北緣的阿爾金山、埃姆尼克山和祁連山,不過此時隆升的高度仍舊不高。酒泉盆地進入盆地萎縮階段,疏勒河組以扇三角洲-沖積扇相為主,老君廟一帶為扇三角洲夾淺湖相沉積,古流向為30°、20°方向,礫石成分以變質(zhì)砂巖、石英巖、硅質(zhì)巖、片巖、板巖、灰?guī)r、花崗巖和片麻巖為主,礫石成分中灰?guī)r和片麻巖相對明顯增加(宋春暉等,2001;宋春暉,2006;SongChunhuietal.,2001),推斷北祁連山地區(qū)構(gòu)造隆升顯著。貴德、循化-化隆盆地和臨夏-定西盆地在該期亦開始萎縮,為濱湖-三角洲相,湖緣的水下扇礫巖和砂巖層增多,明顯表現(xiàn)出水體向上變淺的進積型序列(張克信等,2010a,2010b)。貴德盆地北部淺湖相沉積中突然大規(guī)模、頻繁出現(xiàn)水下扇-三角洲沉積,在甘家一帶主要為三角洲前緣沉積,古流向為134°、123°、187°,貴德門一帶礫石成分以泥巖、砂巖、變質(zhì)砂巖、硅質(zhì)巖、板巖、火山巖、灰?guī)r為主(宋春暉等,2003;宋春暉,2006)。循化-化隆盆地此時主要為三角洲前緣-水下扇相沉積,積石鎮(zhèn)西溝村一帶古流向為284°,礫石成分以砂巖為主,其次為灰?guī)r、花崗巖、石英巖、硅質(zhì)巖、板巖、片巖、片麻巖和少量泥巖、大理巖、超基性巖。臨夏-定西盆地由湖相細粒沉積轉(zhuǎn)變?yōu)檗p狀河流相沉積,臨夏市王家山村一帶主要為沖積平原相-淺湖相沉積,古水流方向為110°,礫石成分主要為變質(zhì)砂巖、花崗巖、灰?guī)r、片巖等(宋春暉,2006),指示除了南部的西秦嶺和北部的拉脊山,東部的積石山也明顯隆升為湖盆提供物源。2.4柴達木盆地西部管理區(qū)到上新世,區(qū)域大型湖盆均進入裂解消亡期,廣泛發(fā)育河流-沖積扇相粗碎屑沉積物。阿牙克庫木湖盆地已經(jīng)消亡,而索爾庫里盆地在索爾庫里達坂一帶為濱淺湖-沖積扇相沉積,根據(jù)礫巖層中砂巖透鏡體的粗糙斜層理前積層產(chǎn)狀恢復(fù)古水流為163°、158°(圖3),礫石成分除了變質(zhì)砂巖外相對前期硅質(zhì)灰?guī)r、白云巖、花崗閃長巖、輝長巖或基性火山巖含量大幅增加(常宏,2004),指示盆地西北側(cè)的金雁山進一步隆升使老地層出露剝蝕,為盆地提供物源(常宏等,2001;常宏,2004;宋春暉,2006;陳正樂等,2006)。柴達木盆地此時在西南緣西岔溝一帶為扇三角洲相沉積,古流向以向南為主,礫石成分變得復(fù)雜(宋春暉,2006)。在大柴旦鎮(zhèn)大紅溝主要為辮狀河-沖積扇相,古流向方向為193°～200°,礫石成分以石英巖、灰?guī)r、礫巖、砂巖、火山巖為主,指示阿爾金山和南祁連山等物源區(qū)大規(guī)?？焖俾∩＞迫璧卦诒逼钸B山前主要為沖積扇相,并與上覆的玉門礫巖呈平行或角度不整合接觸,礫巖中砂巖和變質(zhì)砂巖礫石成分增加,而石英和花崗巖相對減少,古水流方向為26°(宋春暉等,2001;宋春暉,2006;SongChunhuietal.,2001),北祁連山延續(xù)了前期的構(gòu)造隆升。貴德盆地在甘家一帶為辮狀河流-沖積扇相沉積,古水流方向為210°、220°、222°、197°,向南盆地中部逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檗p狀河控型三角洲-淺湖沉積,湖盆范圍縮小,自北向南沉積物粒度變細,礫巖層厚度變小。盆地北部拉脊山南麓古水流方向為180°,盆地南部瓦家村一帶古水流大致向北(宋春暉等,2003;宋春暉,2006)。循化-化隆盆地由于周緣山系強烈逆沖與盆地整體隆升,沉積一大套沖積扇相積石組礫巖,南部古水流方向主要為NWW-N向,礫石成分主要為砂巖、石英巖等(駱滿生等,2010);而北部的古水流方向為182°,礫石成分以花崗巖、火山巖為主,其次為硅質(zhì)巖、泥巖等(劉少峰等,2007),表明南部的西秦嶺、北部的拉脊山和東部的積石山進一步快速隆升。3段巖相古地理及物源演變在詳細對比分析研究區(qū)內(nèi)各盆地中新世—上新世4個演化階段的沉積相演化、古流向和物源演變的基礎(chǔ)上,繪制了研究區(qū)4個演化階段巖相古地理和古流向、物源演變圖(圖5,圖6)。結(jié)合前人獲得的構(gòu)造熱年代學(xué)資料(鄭德文等,2003;陳正樂等,2006;YuanWanmingetal.,2006;WangGuocanetal.,2011;ZhengDewenetal.,2010),本文進一步探討青藏高原東北部新近紀沉積盆地分析與構(gòu)造隆升事件之間的耦合關(guān)系(圖7)。3.1漸新世末-中新世盆地構(gòu)造隆升期巖相古地理陳正樂等(2002,2006)對阿爾金山不同部位所做的構(gòu)造熱年代學(xué)研究發(fā)現(xiàn)在且末-若羌-茫崖一帶的數(shù)據(jù)以22～17Ma最為集中。Edward等(2001)根據(jù)熱年代學(xué)資料揭示阿爾金山東北部在26～19Ma經(jīng)歷了強剝露冷卻事件。拜永山等(2008)報道了阿爾金南側(cè)祁漫塔格一帶磷灰石裂變徑跡測年數(shù)據(jù),其中以22～17Ma的年齡數(shù)據(jù)為主。阿爾金在中新世早期處于山脈快速隆升期,不過隆升速率、幅度相對較小。在柴達木盆地西部西岔溝一帶出現(xiàn)特征成分凝灰?guī)r,表明阿爾金斷裂對盆地西部的影響增強(宋春暉,2006)。上述事實充分說明阿爾金斷裂帶在漸新世末期-中新世早期經(jīng)歷了強構(gòu)造隆升階段。祁連山在23Ma左右發(fā)生強烈構(gòu)造活動,造成了新近紀地層與古近紀地層的不整合接觸,酒泉盆地在23～21Ma左右接受的疏勒河組下部的辮狀河相粗碎屑沉積是對此次構(gòu)造活動的記錄(宋春暉,2006;張克信等,2007,2008,2010b;ZhangKexinetal.,2008)。21Ma后酒泉盆地南部石羊圈一帶古流向顯示古水流平行祁連山向西,部分向西南方向,礫石成分以變質(zhì)巖為主,表明此時祁連山區(qū)比較穩(wěn)定,高差較小,物源區(qū)祁連山的剝蝕速率很低并逐步達到夷平狀態(tài),物源供給不足(宋春暉等,2001;宋春暉,2006;SongChunhuietal.,2001)。柴達木盆地東北部大柴旦大紅溝一帶古水流方向主要為SSW和S向,顯示沉積古地勢為北高南低,礫石成分主要以石英巖、硅質(zhì)巖等變質(zhì)巖系為主,南祁連山地區(qū)已經(jīng)開始隆起遭受剝蝕并向盆地北部提供物源。東昆侖山區(qū)的構(gòu)造熱年代學(xué)資料揭示的構(gòu)造隆升事件在該時期表現(xiàn)不明顯,但是基于阿牙克庫木湖盆地和德令哈盆地的古流向和物源分析指示東昆侖山可能為初始抬升階段,為山體北部的湖盆提供遠源的細碎屑沉積物。循化、貴德、臨夏等盆地的古流向和物源分析表明,礫石主要成分與西秦嶺北緣逆沖帶和拉脊山的特殊巖性相一致(宋春暉,2006;張楗鈺等,2010),表明南側(cè)的西秦嶺和北側(cè)的拉脊山此時已隆起成陸,不過此時隆升的幅度不是很高。3.2柴北緣克氏原螯蝦古地貌隨著高原東北緣盆山耦合的相互作用,湖盆進一步擴張,索爾庫里盆地形成,并揭示出盆地東緣的阿爾金山和盆地南緣的祁漫塔格山進一步抬升。柴達木盆地東西部地區(qū)的資料分析均表明阿爾金山經(jīng)歷早期隆升已經(jīng)到了一定高度,而礫石成分統(tǒng)計表明盆地西北部物源供應(yīng)區(qū)除了阿爾金山還包括南祁連。油砂山組下段底部的淺湖夾三角洲沉積的礫巖中首次出現(xiàn)大量灰?guī)r礫石,這可能代表了15Ma左右阿爾金山的隆升(宋春暉,2006;常宏等,2001;常宏,2004)。15.7Ma左右青海柴北緣懷頭他拉鎮(zhèn)南一帶古水流方向為NE向(孟慶泉,2008),礫石成分主要為含腕足類化石的灰?guī)r,礫徑較粗、磨圓較差,推斷物質(zhì)來源于近源的埃姆尼克山,代表了埃姆尼克山的隆升。15.3Ma左右古水流方向轉(zhuǎn)變?yōu)镾E向,礫石成分以硅質(zhì)巖、變砂巖、片麻巖等變質(zhì)巖為主,推斷物源主要來自南祁連山區(qū)的長城系黨河群和寒武系黑刺溝群(青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1991),代表當(dāng)時南祁連山的進一步隆升,但礫徑相對較小、分選好和磨圓度較高,推測祁連山這一時期構(gòu)造隆升高度并不高。東昆侖山的熱年代學(xué)資料顯示出強烈的巖石隆升剝露(YuanWanmingetal.,2006),并得到阿牙克庫木湖盆地和德令哈盆地的沉積響應(yīng),指示東昆侖的一次強烈隆升事件。貴德盆地貴德群的物源主要來源于拉脊山隆起帶和西秦嶺隆起帶。循化縣積石鎮(zhèn)羊圈貢拜-西溝此時古流向主要為北偏東向,礫石成分表明南部的西秦嶺和北部的拉脊山共同提供物源,不過盆地的主要物源供應(yīng)區(qū)為西秦嶺隆起帶,表明此時古地勢可能南高北低。臨夏盆地東鄉(xiāng)縣毛溝一帶古水流方向表明東北部的拉脊山這一時期隆升到一定高度(方小敏等,1997;宋春暉,2006)。鄭德文等(2003)根據(jù)臨夏盆地碎屑磷灰石裂變徑跡年齡研究獲得其剝蝕源區(qū)在約14Ma存在一次快速剝露。3.3物源區(qū)的演變柴達木盆地西部10Ma時沉積的礫石礫徑較粗大,表明阿爾金進一步隆升,約10～8Ma時沉積環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)檩^穩(wěn)定的淺湖夾三角洲沉積,礫石礫徑相對變細,反映此時阿爾金雖然發(fā)生了隆升,但是由于剝蝕使其高度相對降低(宋春暉,2006)。盆地東北部古水流從前期的SSW和SWW向逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镾E向,礫石成分除了前期的石英巖外,出現(xiàn)了大量灰?guī)r和礫巖,灰?guī)r和礫巖的出現(xiàn)表明祁連山在8Ma左右發(fā)生明顯構(gòu)造隆升。此時柴東北緣懷頭他拉鎮(zhèn)南一帶古水流方向以NE方向為主,但水流方向并不集中,泥礫磨圓度較差(孟慶泉,2008),推斷沉積物可能來源于周圍的埃姆尼克山和祁連山,不過此時構(gòu)造隆升的高度并不高。索爾庫里盆地南緣阿卡托山在10Ma左右古水流方向轉(zhuǎn)變?yōu)镹E向,礫石成分分析推測物源區(qū)為南部昆侖山皮牙孜塔格山區(qū);大約9.88Ma以后古水流方向轉(zhuǎn)變?yōu)镋向,礫石成分中出現(xiàn)花崗巖、花崗閃長巖、基性火山巖等礫石(常宏等,2001;葛肖虹等,2006;ZhangKexinetal.,2010),推斷物源區(qū)從前期的昆侖山轉(zhuǎn)變?yōu)榕璧匚鞑堪柦鹕降慕鹧闵絽^(qū),金雁山區(qū)構(gòu)造隆升形成本區(qū)新的物源區(qū)。此時酒泉盆地的老君廟一帶古水流方向以北東和北向為主,礫石成分分析表明祁連山為物源供應(yīng)區(qū),約8.6Ma時古水流方向向北,沉積速率相對前期突然增大表明快速隆升使祁連山海拔增高(宋春暉等,2001;宋春暉,2006;SongChunhuietal.,2001)。大約8Ma左右,拉脊山開始強烈隆升,南北邊緣斷裂向盆地快速擴展(王國燦等,2010)。貴德盆地的貴德縣阿什貢北古水流標(biāo)志判斷此時古流向為SE—S向,由下而上扇三角洲相礫巖增多、厚度增大、礫徑變粗以及沉積速率逐漸增大的特征表明盆地北部拉脊山逐漸隆升使區(qū)域夷平面解體(宋春暉等,2003;宋春暉,2006)。循化盆地西溝一帶的古流向從前期的S—SW向轉(zhuǎn)變?yōu)橐訬WW為主,礫石成分反映了物源的多源性,除南部的西秦嶺、北部的拉脊山外,東部的積石山也已明顯隆起,成為主要的物源區(qū)。臨夏盆地王家山村古水流方向為SEE(方小敏等,1997,2007),礫石成分表明物源區(qū)為西北部的拉脊山。鄭德文等(2003)根據(jù)臨夏盆地碎屑磷灰石裂變徑跡年齡研究獲得西秦嶺隆起帶在約8Ma左右存在一次快速剝露。3.4大石山山及沉積相積區(qū)域上新世是青藏高原加速隆升剝露期,阿爾金斷裂帶中部阿羌地區(qū)的磷灰石裂變徑跡測年結(jié)果顯示阿爾金山在5.15～4.15Ma發(fā)生了快速剝露作用(陳正樂等,2006),表明阿爾金斷裂在上新世早期發(fā)生了快速走滑作用并伴隨山體的快速隆升剝露。索爾庫里達坂一帶的古流向與前期相比沒有太大變化,沉積物中礫石成分復(fù)雜、分選極差,與前期相比,硅質(zhì)灰?guī)r、白云巖、花崗閃長巖、輝長巖或基性火山巖含量大幅增加,指示盆地西北側(cè)的金雁山進一步隆升使老地層出露剝蝕,為盆地提供物源(常宏等,2001;常宏,2004;宋春暉,2006;陳正樂等,2006)。3.6Ma以來七個泉一帶在3.6～3.1Ma沉積速率達到最大值(宋春暉,2006;陳正樂等,2002),說明受阿爾金走滑逆沖斷裂的巨大影響,阿爾金山物源區(qū)大規(guī)模隆升,盆地西部坳陷區(qū)也逐步發(fā)生抬升。柴達木盆地東北部在3.6Ma左右古水流方向從前期SE向轉(zhuǎn)變?yōu)镾SW向,礫石成分統(tǒng)計表明南祁連山為主要物源供應(yīng)區(qū),盆地沉積速率逐漸加快,礫石礫徑逐漸增大,說明祁連山發(fā)生了大規(guī)?？焖俾∩?。酒泉盆地沉積的玉門礫巖組下段與疏勒河組之間的區(qū)域性平行或角度不整合接觸,是對高原構(gòu)造強烈隆升的響應(yīng),古流向依然為NNE向,礫石中砂巖、變質(zhì)砂巖成分增多(宋春暉,2006)。青藏高原周緣及內(nèi)部沉積盆地普遍沉積粗礫石層堆積,沉積速率明顯加快,均表明青藏高原東北部的快速構(gòu)造隆升(王國燦等,2010)。祁連、東昆侖和黃河源自3.6Ma以來受近東西向系列逆沖和走滑斷層控制,表現(xiàn)出了急劇快速隆升和斷裂強烈地向盆地擴展、地貌反差加大的特征(CuiZhijiuetal.,1998;宋春暉等,2001;宋春暉,2006;張培震等,2006;方小敏等,2007;袁道陽等,2007)。上新世晚期由于區(qū)域構(gòu)造活動使得貴德盆地周緣山體大規(guī)模隆升。拉脊山南麓古水流方向向南表明拉脊山這一時期完全隆起成為貴德盆地北部的物源供應(yīng)區(qū),盆地南部瓦家村一帶古水流大致向北,反映了該時段周緣山體和盆地具整體急劇強烈快速構(gòu)造隆升特點(王國燦等,2010)。此時積石山已經(jīng)隆起,分隔循化-化隆盆地和臨夏盆地,盆地內(nèi)沉積積石組礫巖,與下伏的臨夏組何王家段存在沉積間斷和不整合面,礫石成分統(tǒng)計表明盆地北部與南部物源截然不同,因此認為這是對盆地北部拉脊山和南部西秦嶺發(fā)生構(gòu)造隆升事件的直接響應(yīng)。4隆升階段與構(gòu)造熱年代學(xué)本文通過對青藏高原東北部多個盆地新近紀沉積序列進行古流向和物源演變,劃分了23～19.5Ma、17.5～15Ma、10～7Ma和5Ma以來4次主要隆升階段,和前人通過構(gòu)造熱年代學(xué)等其他方法揭示的強構(gòu)造隆升事件有較好的對比關(guān)系。Edward等(2001)曾根據(jù)熱年代學(xué)資料揭示阿爾金山東北部的強剝露冷卻事件發(fā)生在26～19Ma,而陳正樂等(2006)認為強剝露冷卻事件在22～17Ma相對密集。拜永山等(2008)在阿爾金南側(cè)祁漫塔格一帶的磷灰石裂變徑跡年齡數(shù)據(jù)集中在22～17Ma。此外,柴西西岔溝地區(qū)的碎屑磷灰石裂變徑跡數(shù)據(jù)揭示在19.52Ma發(fā)生快速抬升,對應(yīng)于21.8Ma發(fā)生強烈的構(gòu)造擠壓(高軍平等,2011),這與東昆侖山的熱年代學(xué)資料指示的約20Ma強烈的巖石隆升剝露(冷卻)事件是一致的(YuanWanmingetal.,2006)?？梢钥闯?沉積學(xué)研究揭示23～19.5Ma的隆升階段與構(gòu)造熱年代學(xué)數(shù)據(jù)具有很好的對應(yīng)關(guān)系。東昆侖山的磷灰石FT年齡和熱歷史模擬得出16.3～10.0Ma的一次冷卻歷史(陳宣華等,2011),這與東昆侖山南部的12～6Ma的快速冷卻期(袁萬明等,2005)有一定交叉。同時,柴西西岔溝地區(qū)的碎屑磷灰石裂變徑跡測試分析也認為柴西及其周緣山地在16.38Ma和7.38Ma分別發(fā)生強烈擠壓,造成14.21Ma和8.76Ma的快速抬升(高軍平等,2011);同一地區(qū)所做的磷灰石裂變徑跡熱演化模擬認為在16～14Ma和11.5～6.0Ma沉積物的源區(qū)發(fā)生明顯的升降運動(王世明等,2008),兩者之間的認識是一致的。此外,10～7Ma的強構(gòu)造活動期在阿爾金地區(qū)主要表現(xiàn)為阿爾金斷裂的左旋走滑活動形成“正花狀”構(gòu)造,伴隨著強烈的差異抬升剝露(劉俊來等,2003)。多個地段靠近阿爾金主斷裂帶的磷灰石裂變徑跡年齡大部分集中在7～9Ma之間(劉俊來,2003;陳正樂等,2002;萬景林等,2001;王瑜等,2002)。在青藏高原東北緣,鄭德文等(2003)根據(jù)臨夏盆地碎屑磷灰石顆粒裂變徑跡年齡研究獲得其蝕源區(qū)14Ma和約8～5.4Ma的兩次快速剝露;拉脊山的強烈隆升也發(fā)生在約8Ma,促使南北邊緣斷