科研进展

地质地球所研究揭示伊朗扎格罗斯前缘断裂及前陆盆地构造变形时间

来源:地质与地球物理研究所发布时间:2022-02-11

  新生代以来的板块汇聚对欧亚古地理格局以及全球气候产生了深远的影响。这一过程主要受控于印度、阿拉伯、非洲板块与欧亚大陆的汇聚,板块的汇聚不仅导致了新特提斯海的向西关闭,也导致了特提斯构造域的造山带隆升、东亚季风的加强以及亚洲内陆中纬度的干旱化。对印度与欧亚板块碰撞的时间、过程、气候效应等方面已经有很多的研究,但是对西亚地区阿拉伯板块与亚洲板块的碰撞时间的争议较大,存在晚白垩、晚始新世-早渐新世、早中新世、中-中新世、晚中新世碰撞等不同观点;伴随板块的碰撞以及全球的气候变冷导致的海平面下降,阿拉伯板块与亚洲大陆之间的特提斯海峡也最终关闭,但对于海峡的关闭时间、过程、机制同样存在争议。上述一系列问题的存在,急需更多来自扎格罗斯造山带及前陆盆地的研究。 

  中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境院重点实验室孙继敏及其伊朗合作者在国家自然科学基金委基础科学中心基金和中科院先导专项的资助下,对西亚伊朗高原扎格罗斯前陆盆地 (图1)的中新世海-陆相地层,开展了沉积学、生物地层学、磁性地层学、构造几何学的综合性研究。 

1 (a) 扎格罗斯构造单元划分;(b) 研究地点位于前缘断裂下盘的Dezful Embayment

  他们在海相双壳化石年龄和磁性地层学基础上,建立了研究剖面的年代学框架,表明地层的沉积年龄为15-9百万年 (2)。其中,最高海相层的年龄为12.8 Ma,与他们此前在高扎格罗斯断裂下盘 (Lurestan Arc)确定的海退时间一致,进一步表明特提斯海峡西段的最终关闭时间为12.8 Ma

2 前缘断裂下盘Gach-e Moh背斜北翼的磁性地层学结果

  他们在该研究剖面识别出了同构造沉积 (生长地层) (3a),地层产状变化清晰的表明了生长地层的存在,并开始于Agha Jari组的中、上部。结合古地磁年龄框架 (3b),通过古地磁年龄控制点之间的线性内插,确定了生长地层的底界年龄为11Ma 由此确定了扎格罗斯前缘断裂及其下盘构造变形的活动时间。 

3 (a) Gach-e Moh背斜北翼的生长地层;(b)古地磁年龄-深度关系

  在上述研究基础上,结合前人的研究进展,他们提出了概念模型 (4),阐述阿拉伯-亚洲板块碰撞过程的时间、断裂活动性、构造变形、海陆分布的相应变化:(a) 渐新世末期-早中新世 (25 to 17 Ma), 虽然扎格罗斯主逆冲断裂已经活动,但是亚洲南缘基本在海平面以下,此时亚洲中部的陆缘海与扎格罗斯海峡共同构成伊朗高原的广阔陆缘海, 浅海相碳酸盐沉积广泛出现;(b) -中新世(17 to 13 Ma) 阿拉伯板块与亚洲板块于17 Ma开始发生陆-陆碰撞,导致亚洲南缘(SSZUDMA)的隆升,同时,高扎格罗斯断裂活动。此时,伊朗高原中部的海水退出, 17-13 Ma期间,仅在扎格罗斯前陆盆地存在以泻湖相为主的周期性(地球轨道的10万年-偏心率周期) 海侵;13 Ma左右,特提斯海峡永久关闭;(c) 晚中新世11Ma时,扎格罗斯前缘断裂开始活动,阿拉伯-亚洲板块碰撞的效应传递到Dezful Embayment 

4 概念模型

  研究成果发表于国际学术期刊Tectonics 孙继敏*, Sheykh M, Windley B, Talebian M, 曹萌萌, Ahmadi N, Sha J G, 2022. DOI: 10.1029/2021TC006881


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