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大陆变形研究是大陆动力学的基本内容之一,通过大陆变形方式、机制的解析,可以解决构造单元状态、演化规律等科学问题。
按照位移的方向,大陆变形可分为由水平运动形成的走滑断裂以及由垂直运动形成的山脉与盆地。对断裂构造及盆山演化进行研究是认识与了解大陆变形与构造地貌形成及演化最直接有效的途径。
中生代晚期.新生代,中国北方受到印度大陆向北俯冲、太平洋板块向西运动与两伯利亚陆块阻挡所导致的复杂构造动力系统的长期作用,地壳变形复杂,是最具典型意义的地区,是研究大陆变形理想的天然实验室。
本文在详细野外构造解析基础上,结合遥感与数字地貌技术、地震反射资料解释以及构造年代学方法,通过对中国北方新生代断裂作用和山脉隆升历史研究,理清了断裂发育序次、断裂作用与构造应力场的对应关系,掌握了现今构造地貌格局东西差异的成因,并探讨了大陆变形的动力学机制。
(1)中国北方普遍发育一组NNE向的断裂构造,该组断裂并非全区均匀发育,东部断裂规模较大,地貌特征明显,向西规模逐渐变小。根据野外构造解析、地震反射证据以及磷灰石裂变径迹数据,推定断裂活动时间为古新世.早始新世,具有左行走滑的运动学特征,大致对应NW-SE向挤压应力场。推测NNE向左行走滑断裂的发育与新生代早期太平洋板块NNW向运动有关。
(2)NNE向断裂发育之后,东部渤海湾周边发育了NE向右行、NW向左行共轭走滑断裂,大致对应近EW向挤压应力场。西准噶尔地区发育了NE向左行、NW向右行走滑断裂,大致对应近NS向挤压应力场。东、西部的NE、NW向断裂都叠加在NNE向断裂之上,改造和破坏了早期NNE向断裂。推测东部后期断裂的发育与43~42Ma左右太平洋板块运动方向由NNW转变为WNW向有关,而西部NE、NW向断裂发育与印度.欧亚大陆碰撞远程效应有关。
(3)随着印度板块持续北向运动并发生顺时针旋转,西部地区保持NNE向挤压应力场,发育了一系列NW、NNW向断裂。东部地区依然呈现近EW向挤压应力场。
(4)由于受到新生代以来各组断裂构造的影响,中国北方山脉和盆地呈现出线状与面状结合的网格状特征。磷灰石裂变径迹年龄显示,东部地区普遍经历了65~42Ma左右的冷却事件,该期构造事件为现今东部地区构造地貌格局形成奠定了基础。与东部地区不同,西部地区磷灰石裂变径迹年龄揭示了8~6Ma以来等时面存在,该期冷却事件为西部地区现今构造地貌格局的形成做出了主要的贡献。