龙门山活动造山带的隆升机制与地表过程

【摘要】：龙门山是位于青藏高原和四川盆地之间的、线性的、非对称的边缘造山带。2008年汶川(Ms8.0)地震和2013年芦山(Ms7.0)地震相继发生后,国际地学界对龙门山地质研究给予了前所未有的重视,使之成为当前国际地学界研究和争论的焦点地区之一。众所周知,自从板块构造理论提出后,板块间的碰撞和构造缩短一直是山脉形成的主要机制,构造驱动的山脉成因说影响了近三十年来人们对山脉的研究。但是近年来却提出了一些新的山脉形成机制。目前在国际上业已提出了4种龙门山隆升机制,分别为:1地壳缩短(Crustal shortening)机制;2地壳均衡反弹(Crustalisostatic rebound)机制;3挤出(Extrusion)机制;4下地壳通道流(Channel flow)机制。鉴于青藏高原东缘龙门山造山带与相邻的沉积盆地是在盆-山体制和盆-山-原体制转换过程中形成的孪生体,地表沉积记录与造山带隆升机制具有耦合关系。现今青藏高原东缘在构造地貌上由原(青藏高原东部松潘‐甘孜造山带)‐山(龙门山)‐盆(四川盆地西部)3个一级构造地貌单元和构造单元组成,显示为盆‐山‐原体制。虽然这种新生代以来的盆‐山‐原体制的形成对应于印亚碰撞及其碰撞后作用,受到印亚碰撞和青藏高原隆升的控制。但是盆‐山体制却是印支期‐燕山期构造活动的产物,受到特提斯域基买里大陆与扬子板块之间的汇聚与碰撞作用的控制。因此,龙门山是青藏高原东缘岩石圈中最为复杂的构造单元,是该区岩石圈过去历史信息的载体。龙门山是印支期以来构造作用形成的山脉,是晚三叠世以来构造叠加的产物,既保存了印支运动、燕山运动的隆升机制及其产物,又叠加了喜山运动的隆升机制及其产物,成为多次、多种构造隆升机制叠合的复杂地质体。"中生代龙门山"与"新生代龙门山"具有不同的构造体制(盆‐山体制或盆‐山‐原体制)和不同的隆升机制。显然龙门山隆升过程所具有历史性和叠加性,体现了多期、多种隆升机制的叠加。因此,如何从地表过程和地质历史演化的角度甄别不同时期的隆升机制是目前研究的难点之一。因此,本文试图通过沉积盆地记录的的地表过程和沉降机制去识别龙门山的隆升机制及其转换过程,通过对地表沉积盆地记录(盆地类型、充填序列、充填样式、沉降机制、物源体系、不整合面、砾岩和沉积通量等)的对比和动力学模拟,建立了青藏高原东缘地表过程与造山带隆升机制的地质耦合模型,包括晚三叠世大型楔状前陆盆地与龙门山-锦屏山构造缩短、负载机制、侏罗纪-早白垩世大型板状前陆盆地与龙门山地壳均衡反弹机制、晚白垩世以来前缘小型楔状前陆盆地、后缘断陷盆地与龙门山下地壳流(挤出)机制的地质耦合模型,探索了龙门山隆升机制的转换过程及其对地表过程的影响。