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西南天山中-新生代陆内演化:来自乌兹别克斯坦吉萨尔山低温年代学的新约束

2025-12-09

  中亚造山带(Central Asian Orogenic Belt)是地球上规模最大、结构最复杂的显生宙造山系统之一,自中元古代晚期至早三叠世,经历了多期洋壳俯冲、弧-陆拼贴和陆-陆碰撞,最终汇聚成泛大陆的重要组成部分。进入新生代以来,随着印度与欧亚板块的持续碰撞,这一古老的造山系统再次被远程应力场所激活,形成了从帕米尔-天山-阿尔泰直至贝加尔裂谷的宽广内陆变形带。
  天山是这一持续变形的核心地带之一,记录了从古生代形成、中生代构造改造,再到新生代强烈陆内变形的一系列地质事件。然而,现有的年代学与热年代学研究主要集中在天山中部与东部,关于西端(即乌兹别克-西塔吉克一带)在中-新生代期间的源-汇系统、盆-山相互作用及晚新生代再激活时序仍知之甚少,这在一定程度上限制了我们对天山整体构造-地貌演化过程的深入认识。
  近期,中国地质科学院地质力学研究所张凯逊副研究员,联合比利时根特大学(现工作于德国波茨坦大学)的何智远博士、中国石油大学(北京)常健教授等合作者,开展了系统的沉积物源分析与热年代学研究。团队在乌兹别克东南部吉萨尔山(Gissar)采集了侏罗纪至新近纪的地层样品,通过锆石U-Pb定年、磷灰石裂变径迹(AFT)和磷灰石(U-Th)/He (AHe)等低温热年代学方法,重建了吉萨尔山自中生代以来的物源演化与热历史。
  研究结果显示,自侏罗纪以来,西塔吉克盆地的沉积物主要来自北天山和中天山,表现出典型的前寒武纪锆石U-Pb年龄分布特征(峰值为425-270 Ma)。与中-东塔吉克盆地不同,帕米尔高原并未成为该区域的主要供源地,塔吉克盆地东、西两侧物源分隔。低温热年代学结果揭示,乌兹别克Gissar–Alai山系在新近纪之前尚未形成显著地形高差,其构造反转与剥露事件最早可追溯至早渐新世,表明印度-欧亚汇聚的远场应力在该时期已开始影响天山西段。此后自中新世中期起,研究区经历了另一阶段显著的剥蚀与抬升,对应于区域构造应力的再次集中。同时,新近纪砂岩中前寒武锆石含量显著上升,表明前新生代沉积物在此期间发生了广泛再循环,反映了陆相沉积体系与剥蚀过程在构造再激活背景下的重塑。
  结合已有资料,本研究还进一步提出,受印度-亚洲大陆持续碰撞与帕米尔向北楔入作用的共同影响,晚新生代的强烈抬升和剥露主要集中在帕米尔-南天山过渡带,而中-东天山地区总体并未经历大规模的剥露与冷却(这也与干旱气候导致的低侵蚀速率相关),且较大程度保存了其中生代的构造-热演化记录。这一空间上差异性的变形模式说明,印度-亚洲碰撞过程中的地壳缩短与应变并非均匀传递,有较大一部分被周缘前陆盆地(如塔吉克盆地和中国南天山前陆盆地)以及主要走滑断裂系统有效吸收与分配。整体而言,该研究从区域热年代学角度梳理了天山西段在新生代的差异性构造响应模式,为理解中亚地区大陆内部造山过程提供了新的约束。
  论文信息:Zhang, K., et al. (2025). Mesozoic-Cenozoic source provenance and thermal evolution of the southwestern Tien Shan, SE Uzbekistan. GSA Bulletin, 
  https://doi.org/10.1130/B38250.1.
  
  
  图1乌兹别克西南吉萨尔地质图及地层柱状图
  
  图2 境外西天山与帕米尔高原磷灰石裂变径迹年龄综合数据统计图
  
  图3塔吉克盆地-帕米尔-天山地区中-新生代构造演化图