东昆仑那陵郭勒河第四纪新构造运动的证据及意义

日期:2019.12.24 阅读数:933

【类型】期刊

【作者】史连昌,才航加,许海全,任二峰,柴云,魏有宁(青海省地质调查局;青海省地质调查院;青海大学)

【作者单位】青海省地质调查局;青海省地质调查院;青海大学

【刊名】青海大学学报(自然科学版)

【关键词】 青藏高原;那陵郭勒河地区;新构造运动;第四纪牵引褶皱

【资助项】中国地质调查局项目

【ISSN号】1006-8996

【页码】P76-80

【年份】2019

【期号】第6期

【摘要】青藏高原是一个正在快速隆起的地块,喜马拉雅造山运动对高原隆升显得尤为重要。在那陵格勒河两岸形成并保留下多级阶地,阶地阶面的宽度及阶坎的高度不一,表明新生代青藏高原隆升速率的不均一性。那陵格勒河南岸额尔滚赛拉图第四纪阶地上部砂砾石层中发现了非常典型的新构造运动证据——牵引褶皱、断层蚀变等地质现象实体,通过ESR同位素测年取得了较好的成果。初步推算青藏高原在晚更新世以来隆升速率为0.62 mm/a,4.3ka以后测区有一次构造活动,将全新世冲洪积砂砾石层逆冲推覆到晚更新世Ⅱ级阶地之上,并在全新世地层中形成保存了具指示意义的牵引褶皱和断层蚀变带。

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东昆仑那陵郭勒河第四纪新构造运动的证据及意义

东昆仑那陵郭勒河第四纪新构造运动的证据及意义

史连昌1,才航加2,许海全2,任二峰3,柴 云1,魏有宁1

(1.青海省地质调查局,青海 西宁 810001;2.青海省地质调查院,青海 西宁 810012;3.青海大学,青海 西宁 810016)

摘 要:青藏高原是一个正在快速隆起的地块,喜马拉雅造山运动对高原隆升显得尤为重要。在那陵格勒河两岸形成并保留下多级阶地,阶地阶面的宽度及阶坎的高度不一,表明新生代青藏高原隆升速率的不均一性。那陵格勒河南岸额尔滚赛拉图第四纪阶地上部砂砾石层中发现了非常典型的新构造运动证据——牵引褶皱、断层蚀变等地质现象实体,通过ESR 同位素测年取得了较好的成果。初步推算青藏高原在晚更新世以来隆升速率为0.62 mm/a,4.3 ka 以后测区有一次构造活动,将全新世冲洪积砂砾石层逆冲推覆到晚更新世Ⅱ级阶地之上,并在全新世地层中形成保存了具指示意义的牵引褶皱和断层蚀变带。

关键词:青藏高原;那陵郭勒河地区;新构造运动;第四纪牵引褶皱

青藏高原是一个正在快速隆起的地块,在漫长的地质构造演化过程中喜马拉雅造山运动对高原隆升显得尤为重要。喜玛拉雅造山运动可划分为三期:第一期喜玛拉雅运动,发生在始新世(54~3.8 Ma),导因于印度板块与欧亚板块的碰撞,形成海拔高度仅几百米的低山;第二期喜玛拉雅运动,发生于中新世早期(±20 Ma),青藏高原周边及内部发生强烈的构造变动和岩浆活动,整体隆升中又出现差异升降运动,到3.4 Ma 高原平均海拔可能接近1 000 m;第三期喜玛拉雅运动(3.4 Ma~至今)青藏高原进入大幅度、分阶段强烈隆起的新时期,又可分为三幕:即青藏运动[1](3.4~1.7 Ma)、昆仑—黄河(昆黄)运动[2](1.1~0.6 Ma)和共和运动[1](0.15 Ma~至今)。“八五”攀登计划的研究证明,青藏高原的强烈隆主要发生在上新世以来,早期称为青藏运动,并分为A,B,C 三幕[3]。发生于3.4 Ma 的构造运动为A 幕,B 幕和C 幕分别发生于2.5 Ma 和1.7 Ma。青藏高原的气候环境演化、地形地貌变迁及不同地质体的形成与上述地壳上升关系密切。青藏运动A 幕使高原内部因断陷形成了柴达木盆地;B幕隆升使高原上升到2 000 m 左右的临界高度,开始接受黄土沉积,早期盆地开始收缩,测区构造性质由南北向挤压转变为东西向伸展;C 幕运动后黄河和长江从高原上奔流而下。

昆仑—黄河(昆黄)运动,由崔之久等[2]作系统总结,其基本含义是指距今由1.1 Ma 开始至0.7 Ma 前后发生的一次先是大面积抬升,后是突发性断块隆升与沉陷的构造运动。这次构造运动具有发生突然、抬升幅度大的特点,青藏高原由此上升到临界高度3 000 m 以上,山地区则可达4 000 m 以上,这样使青藏高原大范围进入冰冻期。共和运动使青藏高原达到现今的高度,喜马拉雅山普遍超过6 000 m,阻碍了印度洋季风,使中国西北地区进一步变干燥。黄河切穿龙羊峡溯源侵蚀。受该次构造运动影响,测区新构造运动以挤压向后转变为左旋运动为主。但仍发育2~3 期洪积扇和多级河流阶地,反映山脉仍有显著抬升。

中国地质调查局于2010—2013 年进行了东昆仑地区1∶25 万《布伦台幅》区域地质调查调,在工作过程中发现那陵格勒河发育多级河流阶地,其中在二级阶地含砾砂土层中发现了非常典型的新构造运动证据:牵引褶皱、推覆构造等地质现象[4]。这一发现为本区新构造运动研究提供了有力依据和佐证,通过对河流阶地剖面的精细测制和ESR 同位素测年工作,发现该河流阶地形成时间为晚更新世,其形成时间与青藏高原共和运动事件吻合,为高原隆升研究提供了直接的地质依据。

1 区域地质概况

东昆仑地区经历并保存了青藏高原隆升的一些重要地质记录,古近纪之前受印度板块与欧亚板块的碰撞,新特提斯洋闭合,区内早期断裂继承性再次活动,高原陆壳开始抬升,尕林格、那陵郭勒河以南,稳流河以北等高山隆升加快,造成山体周围堆积大量出现粗碎屑物,形成多个断陷盆地,该时期各断裂在南北向的挤压下发生由南向北的右旋斜冲,沿活动断裂形成一系列断坳盆地,各盆地东西向延伸稳定[5-6]。新近纪以后构造运动又进一步加强,地壳强烈抬升,老断裂进一步复活,其性质发生改变,新生断裂及褶皱形成,区域上伴有一定规模的火山活动。

新生代以来保留下的物质记录显示:古新世—始新世沱沱河组地层以砖红-灰紫色复成分砾岩为主夹紫红色砂岩的一套陆相碎屑岩建造。下部具明显的旋回性韵律特征,反映了盆地已经初始拉张,周围山体开始隆起,盆地雏形形成,盆地周围山体带来的碎屑快速堆积在盆地边缘[78];上部由粗砂岩与细砂岩、粉砂岩构成向上变细的沉积韵律,发育平行层理、水平层理及交错层理。为一套以山麓冲积相为主兼河湖相的碎屑岩沉积。始—渐新世雅西措组主要由紫红色—灰绿色岩屑砂岩、泥岩、粉砂岩夹泥晶灰岩及石膏层构成,显示出强氧化条件下的浅湖相环境特征。到了上新世曲果组,盆地开始收缩,构造运动形式南北向挤压转向东西向伸展,出现大量的砂砾石层。上新世后,构造活动逐渐增强,出现灰色、褐黄色砂砾岩、砾岩夹砂岩等山麓河流相堆积。

晚更新世受共和运动影响,由于塔里木地块的阻挡,盆地边缘走滑断裂活动加剧,受到周围块体的挤压,测区山体进一步隆升,冰川范围进一步扩大[9]。山间和山前盆地出现大面积砂砾石层的冲洪积扇、冰水扇,河流溯源侵蚀作用加强,形成高阶地,盆地砂砾石层中出现了牵引褶皱。在晚更新世后构造活动更加强烈,频繁的构造抬升,使河流阶地发育;由于降水的减少,冰川大面积退缩至山间出现。晚更新世—全新世早期,现代地貌格局基本形成,测区出现多类型、多成因沉积物。

2 那陵格勒河第四纪阶地剖面描述

那陵格勒河呈近东西向延展,呈喇叭状西宽东窄,自上新世中、晚期开始断陷,山前沉积了一套冲洪积相的砂砾石层,后期由于阶段性抬升运动,在河谷两侧形成多级阶地,阶地阶面的宽度及阶地坎的高度不一,表明新生代青藏高原隆升速率的不均一性。工作中在额尔滚赛拉图二级侵蚀类型阶地上部砂砾石层中发现了非常典型的新构造运动证据—牵引褶皱(图1)、推覆构造等地质现象,测制了1∶500 阶地剖面,采集了三件ESR 测年样品,取得了较理想的测年成果。

剖面起点坐标:X=382 544.2;Y=4 065 613.7;H=3 687.3 m,剖面上共发育二级阶地。Ⅰ级阶为全新世冲洪积砂砾石松散堆积,由多个小正粒序层构成,发育不同粒级物质的透镜体、大型板状交错层理(图2)、槽状层理、水平层理等构造,宏观上具二元结构,阶砍高3.2 m;Ⅱ级阶地由下部晚更新世冲洪积砂砾石层和上部全新世冲洪积砂砾石层构成。两层不同时代砂砾石堆积物间发育厚约8 cm 的褐铁矿化粘土、亚砂土层(图3),形成一明显的界面,该界面上下砂砾石层胶结程度、变形样式明显有区别:上部砂砾石层构造变形十分强烈,发育牵引褶皱;下部砂砾石层基本无变形,根据野外观察的地质特征和ESR 测年判断(图4),该界面为构造推覆面,通过青藏高原共和运动将全新世地层推覆到晚更新世地层上,该阶砍高24.2 m。剖面总共划分6 层,控制厚度大于25.85 m。剖面见图5。剖面描述:

图1 全新世冲洪积中发育的牵引褶皱
Fig.1 The holocene blunt traction fold developed in pluvial

图2 全新世冲洪积中发育的交错层理
Fig.2 The cross-bedding developed in holocene blunt pluvial

图3 全新世与晚更新世地层间发育的推覆构造面
Fig.3 The napped tectonics surface formed and developed between holocene and late Pleistocene stratum.

图4 野外采集ESR 样品
Fig.4 The ESR samples collection in the field

图5 青海省格尔木市那陵郭勒河第四纪阶地实测剖面图
Fig.5 The measured quaternary terrace profile of Nalingguole River of Golmud in Qinghai

全新世冲积(Qhal)含粗砾砂砾石层(现代河床沉积)

-----------侵蚀------------

全新世冲洪积(Qhpal)Ⅰ级阶地:阶砍高3.2 m,阶面宽31 m,由全新世冲洪积砂砾石层构成,阶砍由下至上分层如下:

1—1 层:灰黄色砂土(36 cm)。

1—2 层:为砂砾石层(6 cm)。

1—3 层:含砾砂土,发育透镜状砂砾石层。砂砾石层厚3~5 cm,延伸大于2 m(29 cm)。

1—4 层:灰黄色细砂土层,该层发育水平层理及厚度为2~3 mm 的粘土层。下部为水平层理,上部为板状交错层(照片)。板理产状230°∠30°,板状层上陡下缓,判断水流方向230°方向(25 cm)。

1—5 层:含粗砂细沙层,水平层发育(3 cm)。

1—6 层:砂砾石层,平行层发育,发育细粉沙透镜(82 cm)。

1—7 层:含砾粉砂,下部发育交错层,上部为水平层(13 cm)。

1—8 层:发育槽状层理及槽状交错层(6 cm)。

1—9 层:含砾中砂,砾石呈薄片状,具叠瓦状定向排列(16 cm)。

1—10 层:中—粗砂层,发育大型交错层,层理明显,局部略见槽状层理(47 cm)。

1—11 层:砂砾石层,砾石及砂均互相呈透镜状产出(48 cm)。

1—12 层:砂砾石层(22 cm)。

2 层:粘土质细砂及粘土(Ⅰ级阶地阶面宽大于20 m)。

------------侵蚀------------

晚更新世冲洪积(Qp3pal)Ⅱ级阶地:阶砍高:22.65 m。由下至上分层如下:

3—1 层:中—粗砂层,砂砾石疏松未胶结(130 cm)。

3—2 层:砂砾石层,砂砾石疏松未胶结(247 cm)。

3—3 层:砂砾石层。砾石为半胶结,胶结物为钙质(1 600 cm)。

----------断层-----------

全新世冲洪积(Qhpal):

4 层:为褐铁矿化砂砾石层(8 cm)。

5 层:为灰—灰白色粘土质细粉沙夹粘土层,细粉沙中发育塑性流变褶皱(280 cm)。

6 层:粘土质细砂及粘土(Ⅱ级阶地阶面宽大于50 m)。

3 时代讨论

额尔滚赛拉图二级侵蚀阶地发育在那陵格勒河现代河床上,阶地的形成时间早于全新世,从野外实地观察Ⅱ级阶地中下部的砂砾石层(3 层)略具胶结,其沉积时间比Ⅰ级阶地和Ⅱ级阶上部(4 层)老。在上述剖面中采集了三件ESR 测年样,测试成果见表1,测试成果与野外观察吻合。因而将Ⅰ级阶地形成时代归属为全新世,将Ⅱ级阶地以推覆构造为界下部归属为晚更新世,上部为全新世。由此可以看出:阶地3 层以下地层属正常沉积,5 层为后期构造推覆形成,从而将该区最新一期构造活动时间限定在4.3 ka 以后。

表1 ESR 测年样测试成果表
Tab.1 The testing results ESR dating sample

注:检测单位为国土资源部海洋地质实验检测中心;检测仪器为EMX 型ESR 谱仪;检测温度20~22℃,检测湿度20%~30%。

4 结论

第四纪以来青藏高原东昆仑地区共和运动对本区地质环境演变影响巨大。受该次构造运动影响,测区发育2~3 期洪积扇和多级河流阶地,反映山脉仍有显著抬升,根据ESR 测年成果和河流切割形成堆积阶地高度差,初步推算青藏高原在晚更新世以来隆升速率为0.62 mm/a,4.3 ka 以后测区有一次推覆构造活动,为本区地质记录中最新一期构造活动,表明测区进入全新世以来构造活动仍表现十分强烈。具体表现在将全新世冲洪积砂砾石层推覆到晚更新世Ⅱ级阶地地层之上,在全新世地层中形成牵引褶皱,形成的褶皱成短轴状,但两翼产状往往较陡,轴迹弧形弯曲,并且在推覆面形成了褐铁矿化蚀变。

参考文献:

[1]李吉均,方小敏.晚新生代黄河上游地貌演化与青藏高原隆起[J].中国科学(D 辑),1996,26(4):316-322.

[2]崔之久,伍永秋.关于“昆仑—黄河运动”[J].中国科学(D 辑),1998,28(1):53-59.

[3]李吉均,方小敏.青藏高原隆起与环境变化研究[J].科学通报,1998,43(15):36-49.

[4]史连昌,祁生胜,才航加,等.1∶25 万布伦台幅区域地质调查报告[R].西宁:青海省地质调查院,2013.

[5]陈炳蔚,王彦斌.青藏高原造山带的某些特征[J].地球学报,1994(3-4):45-52.

[6]李增乾,徐宪,潘桂棠,等.青藏高原大地构造与形成演化[M].北京:地质出版社,1990:29-57.

[7]姜春发,杨经绥,冯秉贵,等.昆仑开合构造[M].北京:地质出版社,1992:61-79.

[8]李荣社.昆仑山及邻区地质[M].北京:科学出版社,2008:120-139.

[9]崔军文,朱红.青藏高原岩石圈变形及其动力学[M].北京:地质出版社,1992:85-89.

Evidence and significance of Quaternary new tectonic movements of the Nalingguole River of East Kulun

SHI Lianchang1,CAI Hangjia2,XU Haiquang2,REN Erfeng3,CHAI Yun1,WEI Youning1
(1.Qinghai Geological Survey Bureau,Xining 810001,China;2.Qinghai Geological Survey Institute,Xining 810012,China;3.Qinghai University,Xining 810016,China)

Abstract:The Tibetan plateau is a rapid uplift land,the Himalayan orogeny on the plateau uplift is particularly important.The multistage terrace is formed and kept on the both sides of Nalingguole River,The width of terrace order and the height of terrace candy are different.This phenomenon shows that new generation of the Tibetan plateau uplift rate heterogeneity.The upper sand gravel layer of quaternary terrace was found to be the evidences of geotectonic movement-traction folds,faults,alterations geological phenomenon such as entity in the south bank of the Nalinguole River Eergunsailatu.These evidences are very typical.Good results were obtained by the ESR isotope-dating..Preliminary calculation show that the Tibetan plateau uplift rate since late Pleistocene is 0.62 mm/a,and the surveyed area had once tectonic activities 4.3 ka ago,which rushed the holocene diluvial gravel stone layer napped to late Pleistocene Ⅱlevel terrace,and formed and preserved drag fold and fault fractured zone of denotative meaning in the holocene stratum.

Key words:the Tibetan plateau;the Nalingguole River area;the new tectonic movement;Quaternary drag fold

中图分类号:P542

文献标志码:A

文章编号:1006-8996(2015)06-0076-05

DOI:10.13901/j.cnki.qhwxxbzk.2015.06.013

收稿日期:2015-03-17

基金项目:中国地质调查局项目(1212011121187)

作者简介:史连昌(1968—),男,青海湟中人,高级工程师。研究方向:区域地质矿产调查。

(责任编辑 杨君丽)

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