【类型】期刊

【作者】陈鹏，施炜，杨家喜，李江瑜（中国地质科学院地质力学研究所；长安大学地球科学与资源学院）

【作者单位】中国地质科学院地质力学研究所；长安大学地球科学与资源学院

【刊名】大地构造与成矿学

【关键词】 青藏高原东北缘；西秦岭；天水盆地；晚新生代；构造演化

【资助项】中国地质调查局地质调查项目“中国主要活动构造带构造研究及系列构造图编制（1212011120099）”和“中央造山带与南北构造带交汇区地壳深部地质调查（1212011220259）...

【ISSN号】1001-1552

【页码】P308-322

【年份】2019

【期号】第2期

【期刊卷】1;|6;|7;|8;|4

【摘要】天水盆地是一个位于青藏高原东北缘的晚新生代盆地,西秦岭北缘断裂穿盆而过。盆地内充填了较为完整的晚新生代地层,记录了该区晚新生代以来的构造变形历史,对研究青藏高原北东向扩展的构造响应具有重要意义。本文基于详细的野外构造变形分析与测量,结合已有的年代学与沉积学研究,初步提出天水盆地晚新生代以来构造变形序列与构造应力场,重建其晚新生代构造演化历史。详细研究表明,天水盆地晚新生代以来主要经历了3期构造演化:即中新世早-晚期NW-SE向构造伸展,沉积盆地发育,并伴随碱性超基性火山岩喷发和金刚石矿床形成;中新世晚期-早、中更新世NE-SW向挤压,盆地发生构造反转,其动力学背景可能源于晚新生代青藏高原的北东向扩展,指示高原物质扩散开始显著影响到西秦岭地区;晚更新世以来受近N-S向伸展作用控制,盆地发生向东有限挤出并伴随顺时针旋转,主要由于青藏高原向北东扩展过程中,区域构造挤压应力方向发生顺时针偏转所致。

【全文】 文献传递



天水盆地晚新生代构造演化——对青藏高原北东向扩展的指示意义

陈 鹏1, 施 炜1*, 杨家喜2, 李江瑜1

(1.中国地质科学院 地质力学研究所, 北京 100081; 2.长安大学 地球科学与资源学院, 陕西 西安 710054)

摘 要：天水盆地是一个位于青藏高原东北缘的晚新生代盆地, 西秦岭北缘断裂穿盆而过。盆地内充填了较为完整的晚新生代地层, 记录了该区晚新生代以来的构造变形历史, 对研究青藏高原北东向扩展的构造响应具有重要意义。本文基于详细的野外构造变形分析与测量, 结合已有的年代学与沉积学研究, 初步提出天水盆地晚新生代以来构造变形序列与构造应力场, 重建其晚新生代构造演化历史。详细研究表明, 天水盆地晚新生代以来主要经历了3期构造演化: 即中新世早-晚期NW-SE向构造伸展, 沉积盆地发育, 并伴随碱性超基性火山岩喷发和金刚石矿床形成; 中新世晚期-早、中更新世NE-SW向挤压, 盆地发生构造反转, 其动力学背景可能源于晚新生代青藏高原的北东向扩展, 指示高原物质扩散开始显著影响到西秦岭地区; 晚更新世以来受近 N-S向伸展作用控制, 盆地发生向东有限挤出并伴随顺时针旋转, 主要由于青藏高原向北东扩展过程中, 区域构造挤压应力方向发生顺时针偏转所致。

关键词：青藏高原东北缘; 西秦岭; 天水盆地; 晚新生代; 构造演化

0 引 言

横贯中国大陆中部的祁连-秦岭-大别-苏鲁造山系与贺兰山-六盘山-龙门山南北向构造带交汇于青藏高原东北缘的西秦岭地区, 形成巨型“十字”型构造(张国伟等, 2004), 该区在大地构造位置上, 处于由鄂尔多斯地块、四川地块与松潘-甘孜地块3大地块围限的三角区域。新生代天水盆地处于该区域的中心部位(图 1), 沉积了较为完整的晚新生代地层。 该区作为青藏高原隆升向北东扩展的前锋, 记录了高原向外生长过程中不同阶段的构造活动和演化信息, 对查明青藏高原扩展导致的物质扩散机理具有重要意义。关于其物质扩散机理(包括扩展层次、扩展路径、扩展时序)一直以来是地学研究的焦点问题。构造挤出模型认为块体的侧向挤出是调节横向缩短的主要方式, 主要体现在青藏高原东南缘、南缘, 存在不同规模和尺度的侧向挤出(Tapponnier et al., 1982; 许志琴等, 2011)。相反, England and Molnar (1990)则认为构造挤出的规模是十分有限的, 简单剪切导致块体的顺时针旋转是调节东北缘变形的主要方式。而基于定量的岩石圈强度模拟以及对地质与地球物理的观测, 一些学者则用地壳流模型来解释青藏高原隆升导致的物质扩散问题。该模型认为青藏高原中-下地壳或者上地幔岩石圈存在部分熔融或含水物质形成的粘滞性流体,该流体的流动导致周缘地壳加厚和物质扩散, 并成为孕育地震的能量聚集带(Royden et al., 1997; Clark and Royden, 2000; Enkelmann et al., 2006; Burchfiel et al., 2008; Yang and Liu, 2013)。最新的研究成果认为青藏高原东扩表现为上地壳沿块体边界断层的刚性滑移和重力势能驱动的下地壳塑性流动(Liu et al., 2014)。这两种物质扩散模型在解释青藏高原周缘不同构造部位的变形方式和构造样式上均具有合理性。但就如何理解青藏高原东北缘现今的地貌格局, 仍然存在很大争议, 特别是高原扩展引发的地表过程以及变形时限等。天水盆地作为青藏高原东北缘的一个新生代盆地, 是解剖上述两大端元模型在东北缘构造响应的一个窗口。该盆地处于显著的重力异常梯度带上, 是岩石圈厚度显著减薄的位置(李清河和闵祥仪, 1991; 林长佑等, 1995), 盆地内部发育晚新生代的碱性超基性火山岩(喻学惠等, 2006, 2011), 这些信息可能反映了青藏高原北东向扩展过程中的构造-热事件。前人对该区新生界的研究主要集中在沉积学与热年代学方面。通过安化-成县盆地沉积过程与构造变形方面的研究, 建立了西秦岭地区新近纪盆地形成与反转两阶段的构造演化历史(马收先等, 2013)。大量的低温热年代学研究结果表明, 青藏高原东北缘、东缘的快速抬升和冷却发生在35～25 Ma和～10 Ma两个时期(Enkelmann et al., 2006; Wang et al., 2012; Liu et al., 2013; Yang et al., 2013), 此后在整个区域内发生了准同期、影响深远的构造变形, 导致了沉积盆地的形成、消亡和山脉的快速隆升(张培震等, 2006)。上述分析表明, 两大构造带交汇区的新生代盆地发生了多期明显的构造事件, 但针对盆地具体构造变形样式和变形序列的研究并不充分。本次工作基于野外详细的断层运动学分析, 初步提出了天水盆地晚新生代构造变形序列, 进而探讨青藏高原北东向扩展在西秦岭的构造响应特征。

1 区域地质背景

1.1 新生代沉积序列

盆地基底主要由古元古代秦岭群、中新元古代葫芦河群、中泥盆统西汉水群、上泥盆统大草滩群等岩石地层组成(甘肃省地质矿产局, 1990)。白垩系零星出露于麦积山、皂郊镇、店镇、牡丹镇以及礼县南部等地, 多不整合于下伏地层之上。陕西区测队在1∶20万天水幅地质图上将白垩系大都划归为古近系, 但20世纪 80年代以来的区调和专题研究工作, 在该地层中相继采集到白垩纪古生物化石,包括腹足类、介形虫和瓣鳃类, 从而将该地区的古近系改称为白垩系(长安大学, 2004)。甘肃省地勘局第一地质队在进行 1∶5万区调填图时将其命名为麦积山组(K1m), 时代为早白垩世。天水地区在古近纪基本上以隆升剥蚀为主, 缺乏相应沉积(长安大学, 2004)。中新世开始, 在干旱的气候条件下, 在东北缘的广大区域内形成了风成红黏土堆积, 其中以秦安为代表的红黏土被认为是全球最古老的黄土-古土壤, 其形成起始年代为22 Ma(Guo et al., 2002)。针对新近纪地层, 陕西区测队(1968)在进行1∶20万天水幅区测时, 将天水-礼县地区上第三系划分为上、下两部分(Na和 Nb), 但未命名。甘肃省地质矿产局(1990)将西秦岭区和陇东盆地的第三系划分为下第三系固原群和上第三系甘肃群。在进行 1∶25万天水幅地质图的修测工作中, 根据新近系甘肃群的岩石组合、沉积特征和岩相特征, 将甘肃群进一步划分为上、下两个岩性组(图2, 长安大学, 2004), 分别为下岩组(NG1)和上岩组(NG2)。其中 NG1上部以红褐色泥岩、砖红色粉砂质钙质泥岩、泥灰岩为主,夹有河湖相砂岩、砾岩, 下部以砖红色砂砾岩为主; NG2下部以红色泥岩、粉砂质泥岩与灰绿色、灰白色灰岩互层为主, 顶部以灰绿色泥岩为主。依据岩性和岩相组合的差异性, 依次选取徐家店、马跑泉、店门剖面展开分析, 并与已有的古地磁年龄剖面(Guo et al., 2002; Wang et al., 2011a)相对比, 建立综合地层柱状图(图 3)。分析认为, NG1下部以砖红色砂砾岩为主, 具明显的粒序层理, 磨圆较差, 厚度变化较大, 多有砖红色泥岩夹层, 其中含有脉状和分散状石膏, 为干旱条件下的洪积扇沉积。上部以红褐色泥岩与砖红色粉砂质钙质泥岩、泥灰岩互层为主, 红色泥岩中常含有石膏和钙质结核, 向上红色泥岩减少, 与甘泉组相当, 年龄为22(?)～9.2 Ma。NG2依岩性和岩相组合特征分为三个组: 下部为典型的湖相沉积, 以红色泥岩、粉砂质泥岩与灰绿色泥岩、灰白色灰岩互层为主, 呈红色泥岩-灰绿色泥岩-灰白色灰岩的基本韵律, 组成向上红色泥岩逐渐变薄的沉积旋回, 层位相当于尧店组, 年龄为9.2～7.4 Ma。中部由黄褐色均质块状钙质泥质粉砂岩、泥灰岩与褐红色泥岩互层组成, 层位相当于杨集寨组, 年龄为7.4～3.6 Ma。上部为灰绿色钙质泥岩与泥灰岩互层组成,相当于喇嘛山组, 年龄为3.6～2.6 Ma。

1.2 新生代火山岩

在火山岩方面, 西秦岭礼县-宕昌地区发育有中新世幔源火山岩, K-Ar全岩和40Ar-39Ar金云母测年结果在23～7.1 Ma范围内变化(喻学惠, 1994), 整体分布近 S-N向, 呈岩筒和岩墙两种产状产出, 岩墙走向呈NE-SW向。该套火山岩岩浆被认为是来自软流圈地幔的部分熔融, 成因与印度-欧亚大陆碰撞引发的高原下软流圈物质向东移动有关(喻学惠等, 2011)。根据二辉橄榄岩地幔包体温压条件估算其原始岩浆源于>92 km的岩石圈底部(王建和李建平, 2003)。酸性火山岩位于渭河断裂北侧的伯阳-葡萄园地区, 流纹质含晶屑岩屑的凝灰熔岩不整合赋存于新近系甘肃群陆相红色砾岩、砂岩之下(赖绍聪等, 2006)。礼县碱性超基性火山岩的喷发可能是软流圈上涌在地表的响应(喻学惠等, 2011)。

1.3 地球物理特征

相比周缘地块, 天水地区自新生代以来发生过显著的拆沉作用。横穿成县-西吉的地震波速度结构剖面显示区域莫霍面附近发育一低速层(林长佑等, 1995)。最新的大地电磁观测结果揭示出在礼县-西和一带存在壳内低阻层(詹艳等, 2014)。

2 晚新生代变形分析与古构造应力场

2.1 构造应力场反演方法

近二三十年来, 国际上在利用断层滑动矢量反演古构造应力场方面取得了重要进展, 该方法主要是通过统计分析断层擦痕数据来恢复古构造应力场,进而构建上地壳尺度的区域演化模型(Angelier, 1984; Ratschbacher et al., 2003; Shi et al., 2013, 2015;林逸等, 2015)。这一反演方法不仅适用于新生断层,也适用于复活的老断层(Tong and Yin, 2011; 朱光等, 2011)。近年来, 该方法不仅在沉积盆地这种构造相对稳定、变形相对较弱的区域得到了有效运用(Zhang et al., 2003), 而且, 在造山带及其前陆等复杂变形区也取到了良好效果(Shi et al., 2012)。本文主要基于野外详细的构造变形分析和断层滑动矢量观测, 初步厘定了天水盆地晚新生代构造变形序列及构造应力场。

2.2 晚新生代构造变形分析

野外工作主要针对天水盆地内部及其周缘断裂开展构造解析, 获得相关构造变形信息。在西和县十里乡二郎村的观测点Q56, 甘泉组泥岩、含砾泥岩中发育一系列阶梯状正断层(图 4a), 并于其右侧发育反向正断层, 构成小型地堑地垒构造, 靠近断层厚度增大, 且上盘厚度较下盘厚度要大, 显示为同沉积生长正断层的特征(图4b), 断层面上发育擦痕构造, 指示断陷时期引张方向为 NW-SE向。在观测点 Q57, 正断层切过甘泉组, 断层下盘地层产状水平, 而上盘由于应力扰动发生不同程度的褶曲(图 4c), 沿断层面形成一地形陡坎, 接受尧店组(斑马层)沉积。断层未切过尧店组, 这些特征表明该期构造应力场截止于尧店组沉积(即 9.2 Ma)之前。同样, 该期构造应力场在较老的地层中也留下了广泛的构造变形形迹, 在观测点 Q36(图 4d), 下白垩统麦积山组中发育了一系列近平行的正断层,断层滑动矢量分析指示NW-SE向构造伸展。对野外断层滑动矢量统计分析(表 1)得出的三轴主压应力方位 σ1、σ2、σ3分别为 87°∠27°、224°∠53°和320°∠21°(图 5), 即该期构造应力场的优势伸展方向大概为 320°。礼县地区超基性火山岩群全岩K-Ar和金云母40Ar-39Ar测年结果在23～7.1 Ma范围内变化, 为中新世火山作用的产物。这些火山岩群单个岩体的出露面积<1 km2, 最大不超过101 km2, 多呈管状产出, 少数为岩墙状产出, 岩墙走向为 NE-SW。超基性岩浆沿NE向喷溢正是NW-SE向伸展构造应力场作用的结果, 该期构造应力场所形成的小型断裂(裂隙)为岩浆的喷溢、就位提供了通道和空间。

总体上, 天水盆地新生代以来的缩短变形并不显著, 野外未曾见到大型逆冲断层和褶皱构造。露头尺度主要表现为小型逆断层和走滑断层。在观测点 Q60, 逆断层自下而上分别切过甘泉组、尧店组和杨集寨组, 被上覆马兰黄土不整合覆盖(图 6a)。此外, 在观测点 Q17, 灰白色湖相地层喇嘛山组亦被黄土不整合覆盖(图 6b), 说明该期构造应力场截止于晚更新世之前。在观测点Q63可见一组共轭断层, 断面擦痕和阶步发育(图 6c), 断层滑动矢量指示NE-SW向构造缩短。在观测点Q44, 喇嘛山组地层发生不同程度的褶皱, 形成肠状褶皱、石香肠(图6d)。对这些断层滑动矢量进行统计分析(表2), 最终获得三轴主压应力方位σ1、σ2、σ3分别为50°∠4°、 240°∠65°和149°∠25°(图7)。本次工作关于该期构造引力场的起始时间尚缺乏具体约束, 但结合本区沉积相和沉积环境变化, 研究区从甘泉组的风成红黏土沉积转变为河湖相的尧店组(斑马层)沉积, 而这一转换时限为9.2 Ma(Wang et al., 2011a), 可能代表天水盆地晚新生代构造应力场从 NW-SE向伸展转变为NE-SW向挤压的时间节点, 与秦岭北缘断裂左旋走滑活动的起始时间基本一致(张岳桥等, 2005)。

晚更新世以来, 天水盆地内断层活动强烈, 历史上曾发生过多次八级地震。本区构造应力机制从早期的走滑挤压构造应力场转换为走滑伸展构造应力场, 盆地内部 NEE走向的礼县-罗家堡断裂表现为左旋走滑, 兼具正倾滑活动。盐关镇西的王堡、赵家堡子至王城一带, 断裂左旋错段水系水平距离达到30 m(韩竹军等, 2001)。在观测点Q63发育一近EW 走向的正断层, 断层泥和断层三角面出露良好(图8a), 并于观测点Q18、Q43可见晚更新世黄土在与老地层的接触界面上发生正倾向滑动(图8b、d)。在观测点 Q62, 马兰黄土地层内部发育正断层系统(图 8c), 断层滑动矢量均指示近 S-N向伸展构造应力场。野外数据统计结果(表3)得出的三轴主压应力方位σ1、σ2、σ3分别为61°∠7°、293°∠79°和162° ∠9°(图9), 指示NNW–近S-N向构造伸展。

3 讨 论

自约 50 Ma印度次大陆与亚洲大陆碰撞以来,青藏高原经历了长期的地壳加厚、构造逃逸、块体旋转甚至下地壳流动(Harrison et al., 1992; Molnar et al., 1993; Clark and Royden, 2000; Tapponnier et al., 2001)。上述模型在调节高原物质向周缘扩散的过程中, 在不同的构造时期可能扮演着轻重不同的角色。西秦岭晚新生代盆地的形成和演化历史为解剖以上模型在东北缘的构造响应提供了条件。在西秦岭内部沿大型走滑边界发育了一系列晚新生代盆地,在迭部-白龙江断裂与成县-太白山断裂弧形转弯内侧的转换伸展区域发育安化-成县盆地; 青川断裂右行走滑末端的断弯部位出现汉中盆地(樊春等, 2008); 而临潭断裂东端弧形转弯的北侧则发育天水盆地, 该盆地处在走滑断裂带端部的应力张弛区或旋转拉伸变形区(张岳桥等, 2005)。本次工作主要对西秦岭内部天水盆地进行了详细的构造解析, 进而探讨了青藏高原北东向扩展的构造响应。已有的研究指出, 西秦岭北缘断裂以北, 在古近纪中晚期发育一由贵德盆地、西宁盆地、临夏盆地和陇西-秦安盆地等组成的巨型前陆盆地(Fang et al., 2003; Liu et al., 2012), 成为青藏高原东北缘的一部分(Meyer et al., 1998; Tapponnier et al., 2001)。这一时期, 青藏高原东北缘在发生地壳挤压增厚, 以响应印度-欧亚大陆碰撞缩短(Yin et al., 2002), 后期由于差异隆升导致巨型前陆盆地解体, 分解为数个独立的次级盆地(Lease et al., 2012)。然而从天水盆地与西秦岭北缘断裂的空间展布格局来看, 盆地以北东走向为主,其边界并不受控于北缘断裂(图 10), 所以认为天水盆地是前陆盆地的观点值得商榷。秦岭北缘断裂以北, 盆地沉积物的粒度、颗粒形态、矿物以及化学组成特征显示, 天水盆地主要是一个由风成红黏土堆积而成的盆地(Guo et al., 2002; Oldfield and Bloemendal, 2011), 具有亚洲大陆盆地群构造上强烈不稳定、规模相对较小和盆地原型保存较差的共性(李江海等, 2014)。本次研究通过详细的构造变形观测与分析, 结合断层活动所影响的地层, 确定天水地区在中新世早期主要受控于NW-SE向伸展构造应力场并导致盆地形成(图 10a)。这一结果也得到了低温热年代学的研究证实, 青藏高原东缘的龙门山断裂带于30～25 Ma发生了一期显著的构造抬升(Wang et al., 2012), 这一时期秦岭北缘太白山、华山地区在～30 Ma存在快速冷却的历史(Liu et al., 2012), 来自西秦岭造山带天水-徽成地区的磷灰石裂变径迹数据也显示其在渐新世末期发生了快速抬升(Wang et al., 2011b), 此时, 可能对应天水-礼县地区快速沉降的开始, 北部秦安地区开始接受风成沉积, 最古老的风成红黏土亦被证实形成于22 Ma (Guo et al., 2002)。越来越多的低温热年代学研究显示, 青藏高原东北缘强烈的地壳加厚和快速隆升始于 10～8 Ma, 此后在整个区域内发生了准同期、影响深远的的构造变形(张培震等, 2006)。西秦岭地区在10～8 Ma期间存在快速隆升剥露事件(Enkelmann et al., 2006; Liu et al., 2012; Yang et al., 2013), 六盘山与龙门山均在这一时期发生了显著的构造隆升(Zheng et al., 2006; Lin et al., 2010; Wang et al., 2012); 此外, 东北缘广泛分布的中新世-上新世红黏土被认为是该区强烈构造隆升的标志之一(施炜等, 2006), 古地磁测年和古生物化石证实其底界年龄约为 8 Ma (安芷生等, 2000; Qiang et al., 2001; 侯连海等, 2005)。这一时期,天水盆地的沉积相发生巨变, 由早期甘泉组风成红黏土转变为尧店组河湖相沉积(斑马层), 盆地南部开始出现中新世晚期沉积物(图 10b)。如前文所述,构造应力场上由NW-SE向构造伸展转变为NE-SW向构造挤压, 导致秦岭北缘断裂强烈活动, 天水盆地发生构造反转。其动力学背景可能源于晚新生代青藏高原的北东向扩展, 指示这一时期高原物质向外扩散已经开始显著影响西秦岭地区, 这与整个东北缘地区在10～8 Ma的扩展相一致(Shi et al., 2015)。晚更新世以来, 天水盆地区域构造应力场以走滑型为主, 表现为近 E-W～NEE-SWW向的构造挤压和近S-N向的构造伸展。这与震源机制解反演的主压应力轴的方位角(63°～87°, 林长佑和武玉霞, 1996)以及GPS观测结果(Wang et al., 2001)一致。这期构造作用导致NEE走向的礼县-罗家堡断裂在第四纪显著活动, 沿断裂带发育断层陡崖, 水系一致表现为左旋错移, 断裂活动控制了关河和西汉水北段的走势, 在邻近西汉水右岸, 地貌上表现为明显的断裂宽缓谷地。详细的活动断层滑动速率研究显示, 该断裂带晚更新世以来的平均水平位错速率为0.95 mm/a (韩竹军等, 2011), 被西秦岭北缘断裂、礼县-罗家堡断裂和岷县-宕昌断裂围限的礼县次级地块向南东滑动可能导致了1654年礼县8级地震的发生(杨晓平等, 2015)。而西秦岭北缘断裂天水段同样在晚第四纪, 特别是全新世期间仍在显著活动, 其水平走滑速率为2.8 mm/a(滕瑞增等, 1994)。历史地震考证显示, 该断裂为734年天水7.5级地震的主要发震构造(雷中生等, 2007)。对比分析这两条断裂水平走滑速率, 可以发现西秦岭北缘断裂天水段的活动速率几乎是礼县-罗家堡断裂的3倍, 且二者同为左旋走滑, 这一运动学特征指示挟持于两条断裂之间的块体可能存在向东的有限挤出, 同时伴随小幅度的顺时针旋转变形, 调节了向东构造挤出的规模(图10c)。其驱动机制可能为青藏高原在向北东扩展过程中, 青藏高原东北缘区域缩短方向发生顺时针偏转(施炜等, 2013)。

4 结 论

(1) 天水盆地新生代断层运动学分析表明, 晚新生代以来区域先后受NW-SE向构造伸展、NE-SW向构造挤压与近S-N向构造伸展3期构造应力场控制, 相应地经历了3期构造演化, 中新世早-晚期沉积盆地形成、晚中新世-中更新世盆地构造反转与晚更新世以来盆地走滑变形。

(2) 天水盆地晚中新世(约10 Ma)的构造反转可能代表了青藏高原北东向扩展的具体构造响应; 晚更新世以来盆地断裂发生差异性走滑活动, 导致块体发生向东的有限挤出并伴随顺时针旋转, 可能缘于青藏高原再次向NE的显著增生挤压作用。

致谢: 中国地质科学院地质力学研究所胡健民研究员和中国海洋大学李三忠教授对本文进行了认真审阅并提出了宝贵的修改意见, 在此表示衷心的感谢。

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Late Cenozoic Tectonic Evolution of Tianshui Basin: Implications for the Northeast Growth of Tibetan Plateau

CHEN Peng1, SHI Wei1*, YANG Jiaxi2and LI Jiangyu1
(1. Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China; 2. Faculty of Earth Science and Resources, Chang’an University, Xi’an 710054, Shaanxi, China)

Abstract：The Tianshui Basin is located in the northeastern margin of the Tibetan Plateau, and the junction of the N-S-striking Helanshan-Liupanshan structural belt and the Qinling-Dabie Orogen, which is cut through by the north frontal fault of the western Qinling. This basin was filled with the Late Cenozoic sediments that recorded the deformation process of the area and bore important implications for the northeastern expanding of the Tibet Plateau. On the basis of field structural measurement and analysis, coupling with previous chronologic and sedimentologic studies, we suggest tentatively a deformation process and tectonic stress field sequences in this basin, and further, rebuild the Late Cenozoic tectonic evolution history. A three-stage tectonic evolution sequences are proposed as follows: The first episode (the Early Miocene to Late Miocene) presented by the formation of sedimentary basin due to NW-SE extension, which was accompanied by the eruption of alkaline ultramafic volcanics. The subsequent NE-SW compression, which is likely to be related to the northeastward growth of the Tibetan Plateau, led to the basin inversion in the Late Miocene-Early or middle Pleistocene. Finally, a transpressional regime (nearly N-S extension and E-W compression) became dominated in this region since the Late Pleistocene, which resulted in the limited eastwards extrusion with clockwise rotation intrigued by the rotation of regional shortening direction.

Keywords：northeastern Tibetan Plateau; western Qinling; Tianshui Basin; Late Cenozoic; tectonic evolution

中图分类号：P548

文献标志码：A

文章编号：1001-1552(2016)02-0308-015

doi：10.16539/j.ddgzyckx.2016.02.009

收稿日期：2015-01-13; 改回日期: 2015-05-12

项目资助: 中国地质调查局地质调查项目“中国主要活动构造带构造研究及系列构造图编制(1212011120099)”和“中央造山带与南北构造带交汇区地壳深部地质调查(1212011220259)”联合资助。

第一作者简介：陈鹏(1990–), 男, 硕士研究生, 构造地质学专业。Email: pengchen1208@sina.cn

通信作者：施炜(1971–), 男, 副研究员, 主要从事中、新生代构造研究。Email: shiweinmg163.com