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青藏高原东北缘六盘山—马东山地区晚新生代构造变形综合研究

作　者: 张广良
导　师: 张培震；柴炽章
学　校: 中国地震局地质研究所
专　业: 构造地质学
关键词: 青藏高原东北缘六盘山-马东山逆冲褶皱造山带前陆盆地磁性地层构造层序生长地层构造变形动力学演化盆山耦合
分类号: P542
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

青藏高原东北缘地区是晚新生代以来高原隆升并向北持续扩展的最新变形前缘地带,形成了特有的“盆-山”地貌格局和环境演化,大规模陆内逆冲-褶皱造山系的强烈隆升,相关盆地东西向串珠排列,环境的变化也反映在沉积物的变化上,从东部的六盘山,沿着祁连、河西走廊、昆仑一直到中国西部的天山,第三系的红层沉积是高原北部特有现象。因此,青藏高原东北缘因其所处的构造位置而成为解决青藏高原隆升和周边造山带造山过程的关键地区。青藏高原东北缘位于海原断裂带东段的六盘山-马东山地区属于中新生代典型挤压逆冲造山带,相关盆山构造变形历史具有连续变形和周期性脉动的特征,中新世以来该造山带前缘寺口子盆地和后缘隆德盆地为典型前陆盆地,造山作用过程和盆地沉积演化具有盆山耦合特征,盆地中地层层序齐全,沉积了巨厚的陆相沉积物,保存着大量的高原隆升远程效应、陆内碰撞造山过程以及构造变形的大量信息,通过这些记录使得我们可以揭示、反演出构造变形历史,探索构造变形空间迁移和不同构造之间的转换平衡关系,重塑青藏高原东北缘变形和隆升历史,详细探讨该区在整个青藏高原在向北扩展过程中造山带和盆地之间动力学过程。通过对六盘山-马东山地区造山带和相关盆地区域地质背景、沉积学特征、磁性地层、生物地层、沉积相和构造层序及构造变形序列和样式的综合分析,系统探讨了研究区盆山演化的动力学过程,主要获得的以下认识:六盘山-马东山逆冲褶皱造山带的前缘和后缘分布着不同类型的盆地,寺口子盆地沉积特征表明它是该造山带前缘的一个典型前陆盆地,而六盘山后缘隆德盆地在第三纪时期是一个逆冲挤压走滑性质盆地,二者尽管在成因上有所不同,但是其沉积特征具有非常类似的特征,属于同一造山带上的不同产物。寺口子剖面地层出露齐全,因此本文将寺口子剖面作为研究的重点,并系统采集了古地磁样品,对其进行了详细的磁性地层分析,寺口子剖面沉积主要属于中新世以来的新生代沉积,地质时代由老至新进行重新划分和标定,由老至新依次为寺口子组划归为早中新世沉积（N₁¹）,其顶界年龄与清水营组底界约有1.53Ma沉积间断,底界年龄大约为18.02Ma;清水营组划归为中中新世沉积（N₁²）,地质时代在10.97-14.9Ma之间;红柳沟组属于晚中新世沉积（N₁³）,时代间隔为5.28-10.97Ma;马家庄组为早上新世沉积（N₂¹）,沉积时代为3.60-5.25Ma之间;干河沟组为晚上新世沉积（N₂²）,地质时代为1.77-3.60Ma之间;老庄组相当于更新世沉积（Q₁）,沉积时代大约在0.2-1.77Ma之间。上述划分与早期划分差别较大,在六盘山-马东山地区早期可能并不存在始新世和渐新世沉积,可能原因是早期高原隆升并向北扩展效应导致该区遭受逆冲挤压造山作用使山体抬升出现沉积间断而导致始新世和渐新世沉积地层缺失。隆德盆地是六盘山-马东山褶皱逆冲造山带后缘典型盆地,其沉积特征和岩石地层与前缘盆地寺口子盆地具有十分类似的特征,隆德剖面中寺口子组大致相当于早中新世沉积（N₁¹）,清水营组的沉积时代大致相当于中中新世（N₁²）,红柳沟组相当于晚中新世（N₁³）的沉积,顶界年龄不会晚于8Ma。根据区域地层对比,本文海原地区的清水营组、红柳沟组和干河沟组在年代学确定和分析上与寺口子盆地和隆德盆地是完全不同的概念,其时代主要限制在渐新世-中新世之间,其间缺失了晚中新世-更新世之间的地层,直到第四纪时期才开始继续接受沉积,结合贺家口子磁性地层结果,由南西向北东较老地层保存逐渐完整,

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中文摘要  4-7
英文摘要  7-13
前言  13-19
第一章青藏高原东北缘地质背景综述  19-28
  第一节青藏高原东北缘地区及研究区新生代构造概况  19-22
  第二节研究区及周边中新生代地层单位  22-25
  第三节区域构造新生代构造演化简史  25-28
第二章六盘山-马东山地区新生代盆地沉积特征与构造沉积响应  28-66
  第一节六盘山新生代盆地的性质及其分类  28-32
    1.1 前陆盆地综述  28-29
    1.2 六盘山盆地的性质和归属  29-32
  第二节寺口子剖面及相邻地区新生代沉积地层特征  32-47
    2.1 寺口子剖面  34-46
    2.2 杨忠堡剖面  46-47
  第三节六盘山西麓新生代沉积地层特征  47-58
    3.1 杨家店－七里店－隆德－页河子剖面（隆德剖面）  49-53
    3.2 上水磨－红土路剖面（红土路剖面）  53-55
    3.3 野鸡岘－观音店－新庄剖面（观音店剖面）  55-58
  第四节海原活动断裂带园河地区新生代地层沉积特征  58-61
  第五节六盘山－马东山地区相关盆地的构造作用及沉积响应  61-64
    5.1 马东山隆升及去顶历史分析  62-63
    5.2 六盘山地区构造作用及沉积响应  63-64
  小结  64-66
第三章寺口子剖面磁性地层划分和年代学证据  66-90
  第一节寺口子剖面概况和取样  66-67
  第二节实验室剩磁测量  67-73
  第三节数据分析与统计  73-76
  第四节磁性地层及其相关解释  76-85
    4.1 生物化石地层  76-78
    4.2 区域地层对比结果  78-80
    4.3 孢粉分析与地质时代划分  80
    4.4 磁性地层及其解释  80-84
    4.5 地层划分和年代标定结果  84-85
  第五节六盘山－马东山后缘及临近地区新生代地层年代对比  85-88
  小结  88-90
第四章六盘山－马东山冲断带相关盆地沉积相与层序地层格架  90-112
  第一节寺口子盆地沉积相综合分析  90-93
  第二节六盘山后缘隆德盆地沉积相综合分析对比  93-95
  第三节六盘山－马东山地区新生代沉积盆地演化特征  95-98
  第四节陆相层序地层特征  98-102
    4.1 寺口子盆地层序地层特征  98-100
    4.2 隆德盆地层序地层特征  100-102
  第五节前陆盆地层序地层形成机制初步探讨  102-105
    5.1 构造因素对层序的控制作用  102-103
    5.2 气候对层序的控制作用  103-104
    5.3 沉积物供给对层序的控制作用  104
    5.4 基准面变化和可容空间变化  104-105
  第六节前陆盆地层序充填样式与演化  105-110
    6.1 前陆盆地沉积模型与沉积充填体样式识别  105-106
    6.2 隆德及寺口子前陆盆地层序地层沉积模式  106-107
    6.3 前陆盆地沉积演化阶段  107-110
  小结  110-112
第五章六盘山－马东山地区盆山耦合及构造变形演化  112-137
  第一节造山带构造作用与前陆盆地沉积耦合特征和识别  112-114
  第二节寺口子前陆盆地生长地层识别与造山作用的关系  114-117
  第三节寺口子生长地层和生长不整合的发育与老庄运动  117-122
  第四节寺口子前陆盆地沉积速率变化与老庄运动  122-125
  第五节构造变形阶段划分和主要构造事件特征  125-128
  第六节六盘山－马东山逆冲挤压冲断带构造变形样式分析  128-131
  第七节六盘山－马东山地区盆山演化动力学过程和模式  131-135
  小结  135-137
第六章总结与讨论  137-150
  6-1 孢粉资料与沉积环境及其在磁性地层中的应用和解释  137-138
  6-2 寺口子地区始新统和渐新统地层是否存在或缺失  138-139
  6-3 前陆盆地的识别与地质模式  139-141
  6-4 盆山演化的阶段性  141-143
  6-5 对青藏高原东北缘构造变形演化的一点认识  143-149
  小结  149-150
结束语  150-154
参考文献  154-171
致谢  171-173
附录1 寺口子岩性剖面详细划分  173-194
附录2 古地磁样品测试结果及拟合数据  194-219
作者简介  219
研究生在读期间发表论文目录  219

青藏高原东北缘六盘山—马东山地区晚新生代构造变形综合研究

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