宁南盆地演化-改造过程及其对青藏高原东北缘扩展时限的约束

Cenozoic Ningnan basin, which adjoins the northeastern horn of the Tibet Plateau, is considered to be tectonically special and important. For a long time, there was no detailed research on the evolution and reformation process of the Ningnan Basin since it was superimposed by different tectonic domains in adjacent area. Based on previous research we have done, this project adopt low-temperature thermochronology (apatite fission track and (U-Th)/He), together with study of strata distribution, sedimentary formation, tectonic deformation, characteristics of fault activities and provenance analysis, to discuss the early and late Cenozoic sedimentary and tectonic transition characteristics and to define the uplifting and reformation time and stages of the Ningnan Basin. In this way, the evolution and reformation process of the Cenozoic Ningnan basin is clarified. Furthermore, we are aiming to compare the evolution and reformation process of the Ningnan basin with the evolution of the peripheral tectonic domain, and to reveal its geodynamic setting and constraint on growth of the northeastern margin of the Tibetan Plateau.

新生代宁南盆地位于青藏高原东北缘“前锋”部位，构造位置特殊且重要。长期以来，由于受周邻不同构造域的叠加影响和改造，导致目前对宁南盆地的演化-改造过程仍缺乏专门研究。本项目借助研究区的地层展布、沉积建造、构造变形、断裂活动特征、物源分析等研究，对宁南盆地新生代早、晚期沉积-构造环境的变迁特征进行综合对比；并采用低温热年代学（磷灰石裂变径迹以及(U-Th)/He同位素年代学）方法结合相关地质约束条件，对盆地的隆升、改造时限和期次进行厘定，从而阐明新生代宁南盆地的演化-改造过程。进而将新生代宁南盆地的演化-改造过程与鄂尔多斯周缘断陷盆地和青藏高原周缘其他地区的沉积-构造特征、盆-山演化和低温热年代学结果等进行综合对比，揭示宁南盆地主要时期的区域动力学背景，并对青藏高原东北缘的扩展时限进行约束。

宁南盆地位于青藏高原东北缘，对其演化-改造过程及动力学背景的研究，可为全面、深入理解青藏高原向北东方向的生长过程和机制提供重要约束条件。在本次研究中，对宁南盆地新生代地层的碎屑锆石年代学研究获得了各期地层的碎屑锆石年龄分布，主要年龄群为200-360 Ma和360-540 Ma，并包括分散的前寒武纪年龄分布。碎屑锆石U-Pb年龄对比表明，鄂尔多斯盆地西南部、西秦岭造山带和东祁连造山带是主要的物源区，但各期物源贡献比例有所不同。此外，周围的古隆起（例如，西南华山、香山、六盘山）还提供了少量沉积物。寺口子组和干河沟组的砾岩组分显示出完全不同的砾石成分，且寺口子-彰恩堡期和干河沟期的古水流方向也表现从多流向向东北方向的单峰模式转变。本次对宁南盆地弧形构造带的热史模拟也记录了20Ma以来的快速冷却抬升事件。这一系列特征表明宁南盆地自干河沟期受到了强烈的改造，区域相关的地震剖面、沉积速率、构造变形、古应力场的研究也均支持这一认识。结合区域资料和本项目研究成果，可以对宁南盆地的演化-改造过程进行完整的刻画：寺口子沉积期间，盆地可容空间受多条伸展正断层的控制，其特征是岩相和厚度的横向快速变化；在清水营沉积期间，裂谷作用减弱导致地貌高差减小，湖盆面积扩张；古近纪末经过短暂的构造活动之后，宁南盆地发育在红柳沟期进入繁荣期，湖盆面积达到顶峰；晚中新世以来（干河沟期），宁南盆地发生构造反转，形成了大量粗碎屑沉积、并造成湖盆面积缩小、沉积中心向北迁移、逆冲断层和山系发育。大量证据表明，由强压应力引发的盆地晚期构造反转来自盆地西南部。因此，宁南盆地的演化与鄂尔多斯盆地周围的其他断陷盆地形成了鲜明的对比。伸展环境下宁南盆地古近纪的沉积与鄂尔多斯盆地周边的其他断陷盆地一致，可能与西太平洋板块俯冲的远程效应有关，而晚中新世以来，宁南盆地开始受到青藏高原东北部隆升和伸展的影响，导致盆地发生构造反转并最终消亡。