鄂尔多斯地块周缘新生代断陷盆地形成机理

Previous studies show the North China Craton is characterized by an evident difference on the lithospheric structure between its east and west parts in the Meso-Cenozoic time. The Ordos Block predominantly presented a stable block in the Mesozoic epoch while the east part of the North China Craton is marked by intensive destruction of craton. However, strong crustal thinning, probably indicating destruction of Craton, occurred in the periphery of the Ordos Block until the Cenozoic time, leading to the development of faulted basins around the Ordos Block, as testified by deep geophysical studies. What driving regime led to this difference? Here we conduct fault kinematic analysis along the faulted basins in order to understand changes in the Cenozoic tectonic stress regime. Based on the Cenozoic sedimentary sequences in the basins and low-temperature thermochronology around the Ordos Block, our purpose is to rebuild the Cenozoic tectonic evolution of the faulted basins around the Ordos Block. Synthesizing multi-geophysical data, this work, using structural modeling, will reveals the formation mechanism of the faulted basins, which will aid in better understanding the dynamic origin of the Cenozoic lithospheric extension in the west part of the North China Craton.

研究表明，华北克拉通东部地块与西部地块在中-新生代岩石圈结构与构造活动性具有明显差异性，作为华北克拉通西部地块的重要组成部分，鄂尔多斯地块几乎展示了与东部地块完全不同的构造状态。在中生代东部地块强烈破坏的状态下，西部鄂尔多斯地块基本保留了稳定克拉通状态，而新生代却在鄂尔多斯地块周缘发生强烈断陷活动，形成以断陷盆地为特征的伸展构造系统。同时，深部地球物理资料显示岩石圈结构也发生显著变化。什么原因导致华北克拉通西部地块与东部地块在中新生代存在如此大的构造差异？其形成机制如何？认识这些问题，首先需要确定鄂尔多斯地块周缘伸展构造系统的变形特征与形成机制。本项目主要基于鄂尔多斯地块周缘断陷盆地边界断层应力机制分析，反演断陷盆地新生代构造变形过程与构造应力场演化序列；结合地球物理解释及构造模拟技术，探讨鄂尔多斯地块周缘断陷盆地的形成机制与深部过程，研究华北克拉通西部地块新生代岩石圈伸展破坏的构造背景。

华北克拉通东部地块与西部地块在中-新生代岩石圈结构与构造活动性具有明显差异性，作为华北克拉通西部地块的重要组成部分，鄂尔多斯地块几乎展示了与东部地块完全不同的构造状态。在中生代东部地块强烈破坏的状态下，西部鄂尔多斯地块基本保留了稳定克拉通状态，而新生代却在鄂尔多斯地块周缘发生强烈断陷活动，形成以断陷盆地为特征的伸展构造系统。什么原因导致华北克拉通西部地块与东部地块在中新生代存在如此大的构造差异？其形成机制如何？为此，本项目开展了鄂尔多斯地块周缘断陷盆地边界断层应力机制分析，确定了鄂尔多斯地块周缘伸展构造系统的变形特征与形成机制。主要包括两大构造演化阶段：（1）始新世晚期-中新世早期太平洋板块向北西俯冲主导的伸展断陷。始新世晚期-中新世早期，区域性NW-SW向伸展作用，鄂尔多斯地块西北缘与东南缘盆地形成；中新世中-晚期，区域性NW-SW向弱挤压作用，西北缘与东南缘盆地盆地发生弱变形；（2）中新世晚期以来青藏高原北东向扩展主导的走滑拉分活动，该阶段又分为3个变形序列，即中新世晚期-第四纪初（~10 -2.6Ma）,区域性NE-SW向挤压，地块西南缘（青藏高原东北缘）弧形构造形成。地块东西两侧形成近南北向右行剪切作用，在其周缘盆地区形成NW-SE向伸展的局部构造应力场，导致地块东缘开始伸展断陷，形成山西地堑；中-晚更新世，受区域性NW-SE向构造弱伸展，地块周缘盆地弱伸展，局部兼有走滑活动，盆地发育大范围古湖；晚更新世晚期以来，区域性构造应力场转化为ENE-WSW向挤压，地块东西两侧形成北东向右行剪切作用，在其周缘盆地区形成NNW-SSE向伸展作用，地块南北两侧兼有左行走滑活动，东西两侧则兼具右行走滑，周缘盆地持续伸展断陷。运用数值模拟技术，提出了鄂尔多斯地块周缘断陷盆地早期为纯剪切与后期为简单剪切的力学机制，探讨了鄂尔多斯地块周缘断陷盆地的形成机制与深部过程，研究华北克拉通西部地块新生代岩石圈伸展破坏的构造背景。