近日，我院胡万万博士在国际著名地学期刊《Tectonics》上在线发表“Structural and geochronological constraints on the collision between the Chinese Altai and the West Junggar in Central Asia: implication for deformation response and geodynamic evolution of arc-arc collision in 4D”原创性研究论文。《Tectonics》现为中科院地球科学大类1区/地球化学与地球物理小类1区的top期刊。

文章简介：

中亚造山带作为显生宙以来全球地壳增生规模最大的造山带之一，蕴含储量巨大的金属矿产资源，是深入理解增生造山时空演化和大陆生长过程的关键区域。长期以来有关中亚造山带大地构造研究工作表明，造山带由具有长期复杂的增生-拼贴演化历史的三大拼贴体组成。其北部的环西伯利亚边缘造山系与西部的哈萨克斯坦山弯构造体系沿额尔齐斯构造带于中生代末期碰撞拼贴，构筑了中亚造山带西部复式俯冲-增生演化的主体格局。该构造带位于中亚腹地，是中亚造山带中一条十分重要的古缝合带，蕴含着两大构造域最终碰撞的关键信息。

在我国西北，额尔齐斯构造带代表着阿尔泰大陆边缘弧与东西准噶尔洋内弧体系的缝合边界，是研究增生造山环境下弧-弧碰撞拼贴变形响应和动力学演化过程的理想场所。长期以来，围绕额尔齐斯构造带东段的韧性变形研究，限定了阿尔泰与东准噶尔碰撞拼贴的时限及动力学过程；但由于额尔齐斯构造带西段被中新生代沉积物广泛覆盖，制约了阿尔泰与西准噶尔缝合位置、时限及动力学过程方面的研究。鉴于此，论文作者与合作者选择额尔齐斯构造带西段开展变形构造解析为基础的大地构造重建工作，研究人员基于详细的野外工作，在额尔齐斯构造带西段的布尔津地区，沿着泥盆纪布尔津组与石炭纪那林卡拉组/恰其海组/卡拉岗组的边界处识别出~WNW–ESE向脆性左行走滑断裂，该断层两侧沉积地层碎屑锆石年龄谱与Hf同位素存在明显差异，并分别对应于阿尔泰与西准噶尔北部的碎屑锆石年龄谱与Hf同位素特征，因而指示该~WNW–ESE向脆性左行走滑断层为额尔齐斯缝合带的延伸部分。此外，阿尔泰造山带南部和西准噶尔地体北部，发育一期NW-SE向褶皱构造，其形成于石炭纪末期至二叠纪，为阿尔泰造山带与西准噶尔地体初始正向碰撞拼贴的产物（图1）。而左行脆性走滑构造切割了北西-南东向褶皱构造，指示阿尔泰造山带与西准噶尔地体在二叠纪以斜向汇聚为特征（图1）。

对比额尔齐斯构造带东西两段的变形变质特征，发现其沿着走向存在显著差异。沿着该构造带，阿尔泰造山带南缘岩石变质程度从西段的布尔津地区向着东段的富蕴-青河地区逐渐增强，指示额尔齐斯构造带从西向东代表着一个倾斜的弧弧碰撞带，其东西两段分别为中下地壳和上地壳变形变质的产物。值得注意的是，在额尔齐斯构造带东段的富蕴-青河地区，产出一期早二叠世近水平面理和平行于造山带拉伸线理(原始方向)，指示着中下地壳平行造山带的物质流动，其可能与早期碰撞地壳加厚后的垮塌有关，而该期变形在目前暴露的中上地壳层次岩石中（布尔津地区）缺少记录。综合来看，阿尔泰造山带与东/西准噶尔地体的碰撞拼贴经历了地壳加厚、平行造山带伸展及转换压缩三个阶段的演化过程（图2），但平行造山带伸展的变形构造目前主要保存在额尔齐斯构造带东段的中下地壳岩石中。

如上所述，该研究通过对额尔齐斯构造带全区段全面的解剖和对比研究，精确限定了中亚造山带内部阿尔泰大陆边缘弧与西/东准噶尔地体之间的碰撞拼贴演化及动力学过程，重建了阿尔泰造山带与东/西准噶尔地体碰撞拼贴的4D动力学演化过程，得出了弧-弧碰撞带中存在不同地壳层次的构造变形解耦（图2），进一步加深了对中亚造山带构造演化与增生模式的认识。

图1 阿尔泰造山带与西准噶尔地体碰撞拼贴演化模式图。（a）阶段1：晚石炭世-早二叠世，阿尔泰造山带与西准噶尔地体沿额尔齐斯构造带正向碰撞，在缝合带两侧产出NW-SE向褶皱构造（b-c）；（d）阶段2：早-中二叠世，阿尔泰造山带与西准噶尔地体斜向汇聚，沿额尔齐斯断层左行走滑，产出擦痕、阶步等脆性走滑构造（e-f）。

图2 阿尔泰造山带与东西准噶尔地体石炭纪末期至二叠纪碰撞拼贴4D演化图。（a）阿尔泰与东/西准噶尔初始正向碰撞，导致地壳加厚；（b）阿尔泰与东/西准噶尔汇聚过程中发育短期平行造山带伸展变形，在深地壳层次发育近水平面理构造与平行造山带拉伸线理构造，而在浅部构造层次推测曾发育了裂谷构造;（c）阿尔泰与东/西准噶尔斜向汇聚，沿着额尔齐斯构造带发生大规模左行走滑，其相关的压缩分量导致了深部地壳沿着额尔齐斯构造带不均匀抬升剥露。