【研究亮点】郑勇、李海兵、潘家伟等—Geology, Palaeo-3：

青藏高原西缘的非完全解耦和加速伸展变形

　　青藏高原中部地壳物质的向东迁移和挤出机制一直是国际地学研究的难点之一。藏南和高原腹地广泛发育拉张背景下形成的、走向近南北的正断裂构造体系，是揭示新生代以来青藏高原陆-陆碰撞背景下构造活动机制和深地动力学的最佳研究对象之一。这些近南北走向的地堑系具有不同的几何分布样式，构成了高原最年轻的构造变形体系。与藏南明显不同，高原中部羌塘地区的地堑具有不规则的几何形态，暗示藏南和中部具有不同的伸展变形机制。这些伸展变形在时间和空间上有何变化规律？其变形机制是什么？与藏南伸展变形差异的原因是什么？这些问题制约了对青藏高原地表构造地貌演化深部动力学机制的理解。

　　针对以上关键科学问题，中国地质科学院地质研究所李海兵研究员团队深入羌塘最西缘无人区（图1），对泽错地堑边界断裂开展了详细的活动构造研究，揭示了青藏高原羌塘地块晚新生代以来伸展变形机制。取得主要认识如下：

图1. 青藏高原西缘泽错地堑地貌、构造和地质图

　　（1）准确限定了羌塘地块西缘2.2~2.4 mm/yr伸展速率，提出羌塘地块中西部晚第四纪以来处于非均匀的伸展变形状态

　　通过断层三角面基岩断面的宇宙成因核素10Be和26Al暴露年龄，结合无人机高精度影像（图2），限定了泽错地堑的晚第四纪伸展速率为2.2~2.4 mm/yr，垂直滑移速率为2.0~2.2 mm/yr（图3）。这些明显高于该地区百万年时间尺度的伸展速率，表明羌塘地块乃至整个青藏高原西部处于非稳态的加速伸展变形状态。在空间上，此结果十倍于羌塘地块中部双湖地堑的伸展速率，却略低于龙木错和喀喇昆仑走滑断裂构成的西边界3.2~3.4 mm/yr的伸展速率（图4A），表明羌塘地区的伸展速率自西部向中部逐渐降低，存在地壳物质的东向涌入。

图2. 泽错地堑边界断裂野外照片和高精度无人机遥感影像图

图3. 基岩断面宇宙成因核素暴露年代获得的泽错地堑边界断裂的垂直滑移速率

　　（2）提出了羌塘地块西缘地壳物质向东运移的非完全解耦

　　通过弹性挠曲变形的有限元模拟（图4B），计算了这一地区地壳减薄速率为0.0047 ~ 0.0067 km3/yr，与有效弹性厚度指示的物质迁移量（0.0048 ~ 0.0060 km3/yr）一致，表明晚第四纪以来羌塘地块西缘的伸展作用仅局限于上地壳，但受中、下地壳上升热流的影响（图4A），上地壳物质的向东迁移与中、下地壳发生不完全解耦。模拟结果（图4C）进一步揭示羌塘地块西缘上地壳在横向上存在应力分布不均匀的现象，与韧性变形引起的流变变化有关。变形的韧性物质引起了地壳深部流变在横向上的变化，从而引起了深部应力在局部的集中。当局部应力突破临界值，则会形成持续的应力释放并驱动加速伸展变形。

图4. 羌塘地块西缘加速伸展机制及其二维有限元弹性挠曲模拟结果

（A）由龙木措和喀喇昆仑共轭走滑断裂控制的羌塘地块西缘的伸展变形模式图；（B）实测和模拟获得的布格重力异常；（C）弹性层的应力分布模拟结果.

　　（3）揭示了青藏高原中部和南部伸展变形动力学机制的差异

　　由于直接受到印度板块俯冲碰撞的影响，喜马拉雅和藏南地区表现为沿地块近东西向均匀伸展变形。与之相比，在青藏高原中部羌塘活动地块，印度与欧亚板块俯冲碰撞的直接效应减弱，反而在其西缘，持续的斜向碰撞引起的伸展变形依然强烈。因此，晚新生代以来羌塘地块的伸展速率自西向东逐渐降低。

　　本研究通过对基岩断面宇宙成因核素暴露年龄的研究，准确限定了青藏高原西缘晚第四纪的伸展变形速率，提出了青藏高原西缘地壳物质的非完全解耦机制，揭示了青藏高原中部和南部伸展变形动力学机制存在显著的差异，深化了对高原中部地壳变形演化过程及其撕裂作用的认识，对理解整个青藏高原的应力传播和形成过程具有极其重要的意义。

　　本研究成果得到了国家重点研发计划（2023YFC3012003），国家自然科学基金面上项目（42372274, 42072240），中国地质调查项目（DD20221630）联合资助。研究成果发表在国际地学知名期刊Geology和Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology上：

Zheng Y, Li H*, Pan J, Seong YB, Kim D-E, Arniz-Rodríguez MS, Bai M, Han S, Liu D, Ge C, Lu H, Zhong N, 2024. Incomplete mechanical decoupling and accelerated extension in the westernmost segment of central Tibet. Geology,

原文链接：https://doi.org/10.1130/G52508.1

Zheng Y, Pan J*, Li H, Tian Z, Liu D, Bai M, Han S, Ge C, Lu H, Zhong N, 2024. Far-field response to the closure of the Meso-Tethys Ocean: New geochronological evidence from the Chem Co graben in the westernmost part of Central Tibet. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 658(2025): 112623.

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2024.112623