中大新聞網訊（通訊員景葫蘆、王偉濤）天山造山帶是中亞地區重要的地質構造單元，形成于晚古生代，并經歷了中生代的多期復雜演化過程。新生代以來，受印度-歐亞板塊強烈碰撞及持續匯聚的遠程效應影響，天山再次發生強烈的構造變形和巖石圈縮短，成為典型的大陸內部復活型造山帶。因此，研究天山新生代構造變形過程對于理解高原生長機制和認識陸內變形模式具有重要意義。然而，以往研究多集中于西天山和中天山，而位于烏魯木齊以東的中國東天山新生代變形研究十分薄弱且存在爭議。因此，深入探究中國東天山新生代構造演化過程，是系統理解天山新生代整體變形的關鍵。
博格達山是中國東天山的重要組成部分，其南麓構造主要受控于博格達南緣斷裂系統。其中，博格達南緣主斷裂高角度南傾，控制了博格達山的隆升，并構成了博格達山與南側吐魯番盆地之間的邊界斷裂。其分支斷裂向山前及吐魯番盆地內部擴展，依次形成了三排褶皺逆沖帶（Belt I、Belt II和中央褶皺逆沖帶）（圖1）。這些褶皺逆沖帶是記錄區域構造演化的關鍵載體。
圖1 博格達山及其鄰區地質圖
本文結合低溫熱年代學方法和生長地層分析，對吐魯番盆地北部塔爾郎河流域發育的Belt I、Belt II以及盆地內部中央褶皺逆沖帶中的火焰山背斜的變形時間進行了限定，主要結果如下：
(1) AHe年齡-深度關系和熱歷史模擬結果表明，Belt I自約20 Ma開始快速剝露（圖2）；
(2) 大比例尺地質填圖揭示，Belt II中晚中新世-上新世地層表現為典型生長地層（地層傾角從70-80°迅速減小至4-8°），表明Belt II自晚中新世開始變形（圖3）；
(3) AHe年齡-深度關系和熱歷史模擬結果顯示，火焰山背斜早期經歷了持續埋藏升溫過程，自約10 Ma開始快速剝露（圖4）。基于單樣品AFT年齡的熱歷史模擬進一步驗證了這一熱演化過程，表明火焰山背斜形成于約10 Ma。
圖2 Belt I中二疊系-三疊系連續地層的AHe年齡-深度關系和熱史模擬結果
圖3 Belt II大比例尺填圖結果及生長地層識別
圖4 火焰山背斜中侏羅系-新生代連續地層的AHe年齡-深度關系和熱史模擬結果
在此基礎上，結合博格達南麓的初始隆升時間和博格達南緣斷裂系統的結構特征，本文提出了新生代博格達山向吐魯番盆地內部的三階段構造擴展模型（圖5）：
漸新世（約30 Ma），博格達南緣斷裂開始活動，導致博格達山初始隆升及山前同構造礫巖沉積；
早中新世（約20 Ma），博格達南緣斷層局部向南擴展，形成第一排褶皺逆沖帶（Belt I）；
晚中新世（約10 Ma），博格達南緣斷層持續向吐魯番盆地擴展，形成第二排褶皺逆沖帶（Belt II），同時沿侏羅系底部滑脫并延伸約30公里至盆地內部，導致侏羅系至新生代連續地層的出露和褶皺變形，形成第三排褶皺逆沖帶（中央褶皺逆沖帶）。
圖5 新生代博格達山向吐魯番盆地三階段構造擴展示意圖
通過進一步總結對比，本文發現東天山向吐魯番盆地的三階段變形過程與其他前陸地區類似，表明天山兩側表現出統一的新生代構造擴展模式。同時，天山地區的多階段變形在青藏高原及其周邊地區廣泛存在，很可能是對青藏高原多階段隆升過程的同步響應。
該工作以中山大學地球科學與工程學院博士生景葫蘆為第一作者，王偉濤教授為通訊作者，發表在國際地學期刊《Tectonics》。
論文鏈接： https://doi.org/10.1029/2024TC008666
