青藏高原东北缘海原地区新生代盆-山构造演化

Located in the south part of the Ningxia Hui Autonomous, the Haiyuan region is the frontier of the growth of the Tibetan Plateau to the northeast, and is also one of the regions with the most intensively tectonic activity in the northeastern margin of the Tibetan Plateau. Geologically, the Haiyuan region is characterized by Cenozoic basins and ranges, the evolution of the basins and uplift of the ranges therefore play as the window for understanding the tectonic deformation of the northeastern margin of the Tibetan Plateau. In this proposal, we try to start from evolution of the basin and range, and take the south Ningxia basin and ranges in the Haiyuan region as the research object. We will focus on the studies of the depositional ages, sedimentary facies spatio-temporal pattern and shorting of the Cenozoic strata preserved in the South Ningxia basin to restore the formation, development, extinction, and deformation of the basin. We will also study the uplift processes of the ranges to rebuild the basin-range coupling relationship in the Haiyuan region. These results can decipher the Cenozoic tectonic deformation of the northeast corner of the Tibetan Plateau and provide constrains for the dynamics of upward and outward growth of the Tibetan Plateau.

宁夏南部海原地区是青藏高原向东北方向扩展的最前缘，也是高原东北部构造活动最强的地区之一。这一地区盆-山地貌发育，其盆地演化与山脉隆升过程是认识青藏高原东北缘构造变形的窗口。本申请试图以“盆-山构造演化”为切入点，以青藏高原东北缘海原地区新生代沉积盆地和山脉为研究对象，重点研究海原地区新生代地层的时代、沉积相的时-空配置关系、地壳缩短量，恢复盆地的形成、发展、消亡和改造历史；并通过对海原地区山脉新生代隆升过程的研究，重塑研究区盆-山耦合关系，揭示青藏高原东北部边界带新生代构造变形历史，为高原隆升和向东北方向扩展的动力学机制提供重要约束。

新生代以来，印度板块与欧亚板块的碰撞及持续汇聚作用不仅造成青藏高原内部的快速隆升，形成世界屋脊，同时也使高原不断向周缘的扩展，导致亚洲大陆腹地发生强烈的地壳挤压缩短与增厚变形。海原断裂带新生代以来发生强烈活动，形成了高原东北缘的北部边界。其变形不仅导致了断层上盘快速抬升形成高原的北部构造边界，同时也导致断裂带下盘快速沉降形成压陷型沉积盆地，因此，断层上盘的抬升与下盘的沉降从两个相互关联的方面记录了海原断裂带的活动历史。海原地区正是海原断裂带上盘强烈抬升与下盘快速沉降的地区，是研究海原断裂新生代活动的天然实验室。. 该项目以海原地区发育的巨厚新生代沉积地层，南华山、西华山山脉以及位于研究区附近的武山新生代沉积盆地、冷龙岭山体为研究对象，从盆地沉积演化、山体快速抬升和控制构造变形的断裂活动三个相互关联的方面开展研究，厘清了海原地区盆地演化，明确了海原断裂带的活动历史，为进一步揭示青藏高原东北缘构造变形的动力学机制提供重要依据。. 在盆地研究方面，结合磁性地层学、生物地层学和同位素年代学方法建立新生代地层年代框架，并在此基础上，通过沉积序列、岩相组合、沉积环境变化发现海原地区自渐新世早期开始接受沉积，中中新世地层开始变形，上新世沉积地层遭受强烈变形。在山体隆升方面，采集自南华山、冷龙岭的磷灰石裂变径迹、U-Th/He 样品反映了山体中中新世、上新世两阶段快速隆升历史。在断层活动方面，通过大比例尺构造填图揭示海原断裂带具有早期东北向逆冲推覆变形与晚期左旋走滑变形的演化过程。结合盆地分析、山体低温热年代学分析、断层活动大比例尺构造填图，该项目最终揭示了海原断裂带中中新世（~15 Ma）开始向北北东方向逆冲推覆，代表了高原东北强烈地壳缩短变形；上新世（~5 Ma），海原断裂带左旋走滑变形分量逐渐增加，反映了强烈挤压背景下，高原东北缘地壳物质的有限向东挤出变形。