阿拉善地塊南緣構(gòu)造活動(dòng)特征與青藏高原東北緣向外擴(kuò)展的最新邊界

鄭文俊，張博譞，袁道陽(yáng)，陳 干，張逸鵬，俞晶星，張冬麗，畢海蕓，劉炳旭，楊敬鈞

(1. 中山大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510275; 2. 中山大學(xué) 廣東省地球動(dòng)力作用與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510275; 3. 南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室(珠海),廣東 珠海 519082; 4. 中國(guó)地震局地質(zhì)研究所 地震動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029; 5. 蘭州大學(xué) 地質(zhì)科學(xué)與礦產(chǎn)資源學(xué)院，甘肅 蘭州 730000)

0 引 言

關(guān)于青藏高原東北緣與北部阿拉善地塊之間的關(guān)系，多年來(lái)一直是地學(xué)界研究青藏高原邊緣隆升和向北東方向擴(kuò)展關(guān)注的重要科學(xué)問(wèn)題。而研究和爭(zhēng)論的焦點(diǎn)主要包括了兩個(gè)方面：一是關(guān)于阿爾金走滑斷裂向東延伸的問(wèn)題，重點(diǎn)關(guān)注阿爾金斷裂向東延伸是進(jìn)入了阿拉善地塊南緣，還是終止于河西走廊西端，這也是青藏高原北部變形所關(guān)注和爭(zhēng)論的焦點(diǎn)[1-11]；另一方面是青藏高原向北東方向擴(kuò)展的模式，是逐步分階段向北東方向擠壓推覆[3,12-15]，還是準(zhǔn)同期地發(fā)生了高原邊緣的隆升[16-21]，或是青藏高原與阿拉善地塊間通過(guò)不同構(gòu)造形態(tài)逐步轉(zhuǎn)換和擴(kuò)展[7-10,22-27]。而造成上述爭(zhēng)論的主要問(wèn)題是阿拉善地塊南緣構(gòu)造的新活動(dòng)特征、運(yùn)動(dòng)方式和形成機(jī)制不太清晰。

一種觀點(diǎn)認(rèn)為阿拉善地塊南緣一系列構(gòu)造是阿爾金斷裂東延部分。Tapponnier等通過(guò)對(duì)青藏高原東北緣主要走滑斷裂晚第四紀(jì)滑動(dòng)速率的總結(jié)分析認(rèn)為，高原邊緣往往是以沿邊界走滑斷裂的高速滑動(dòng)為主要特征，阿爾金斷裂一直向北東方向延伸進(jìn)入蒙古地區(qū)，且主要為走滑特征[3,28]，這一觀點(diǎn)得到了多位學(xué)者的支持和認(rèn)可[4-5,29-32]，同時(shí)也是“大陸逃逸”假說(shuō)的一個(gè)重要證據(jù)。而Darby等通過(guò)對(duì)基巖斷層面擦痕等的分析認(rèn)為，阿爾金斷裂在漸新世—中新世進(jìn)入阿拉善地區(qū)，且一直向東延伸到雅布賴及東部[2]，這一結(jié)果也得到了Webb等的認(rèn)同[33]。這些學(xué)者研究的一個(gè)共同點(diǎn)就是認(rèn)為阿爾金斷裂向北東方向延伸進(jìn)入到阿拉善地塊南緣。但也有學(xué)者認(rèn)為，阿爾金斷裂并沒(méi)有向東延伸，而是終止在河西走廊西端，其對(duì)阿拉善地塊的影響有限。例如，Burchfiel等均認(rèn)為阿爾金斷裂在更新世之前沒(méi)有延入阿拉善地區(qū)，其走滑分量多數(shù)轉(zhuǎn)換到祁連山地區(qū)，導(dǎo)致了柴達(dá)木盆地的褶皺變形和祁連山的隆起，并轉(zhuǎn)換到一系列從阿爾金斷裂逐漸分出的逆沖和走滑斷裂上[1,11,34-36]。這一觀點(diǎn)得到了現(xiàn)今GPS觀測(cè)得到的沿阿爾金斷裂斷層滑動(dòng)速率及地質(zhì)速率的支持。Zhang等利用GPS及晚第四紀(jì)地質(zhì)速率的綜合分析認(rèn)為，阿爾金斷裂尾端祁連山的隆起、山間盆地變形及一系列逆沖斷層共同吸收和轉(zhuǎn)換了阿爾金斷裂尾端的走滑速率，阿爾金斷裂沒(méi)有延伸進(jìn)入阿拉善地塊內(nèi)部，而是終止于河西走廊西端的寬灘山一帶[7-8]。河西走廊中西部北側(cè)阿拉善地塊南緣的一系列斷裂表現(xiàn)為逆沖性質(zhì)[9,23]，且地貌發(fā)育和演化的形態(tài)也表現(xiàn)出逆沖斷裂控制著山體隆起的特征[37-39]。以上問(wèn)題主要的焦點(diǎn)是阿拉善地塊南緣斷裂的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，前者主要是從遙感影像解譯入手，而后者是通過(guò)斷層兩側(cè)斷錯(cuò)地貌定量研究，對(duì)斷層運(yùn)動(dòng)性質(zhì)進(jìn)行厘定。

另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，青藏高原向北東方向擴(kuò)展形成了目前阿拉善地塊南緣的構(gòu)造形態(tài)和運(yùn)動(dòng)特征，也形成了高原新的擴(kuò)展邊界，但在時(shí)間進(jìn)程上存在不同的認(rèn)識(shí)和分歧。早期研究認(rèn)為，青藏高原向北東方向生長(zhǎng)的邊界是一直變化的，不斷向北東方向擴(kuò)展和延伸[3,12-15]。近年來(lái)，這一觀點(diǎn)受到了一些新成果和新證據(jù)的挑戰(zhàn)。低溫?zé)崮甏鷮W(xué)、新生代地層及構(gòu)造變形等的研究結(jié)果和證據(jù)表明，印度板塊和歐亞板塊碰撞后的一段時(shí)間內(nèi)，青藏高原在平面上已初步達(dá)到了現(xiàn)今的規(guī)模[16-18,34-36,40-41]，直至10～5 Ma，包括祁連山、河西走廊在內(nèi)的高原邊緣發(fā)生了準(zhǔn)同期的隆升和變形[14,16,19,42-45]，而高原邊緣部分低山或是前緣隆起可能稍晚一些形成的[9,20-21,27,46-48]，高原擴(kuò)展的前峰目前已經(jīng)越過(guò)了河西走廊到達(dá)阿拉善地塊南緣[9-11]。

以上討論和爭(zhēng)議中，關(guān)于青藏高原東北緣構(gòu)造的最新活動(dòng)和擴(kuò)展邊緣雖然都有了預(yù)測(cè)和初步限定，但什么樣的機(jī)制控制著青藏高原的向外擴(kuò)展和延伸？最新邊界的形態(tài)、運(yùn)動(dòng)特征及位置均存在不一樣的認(rèn)識(shí)，而阿拉善地塊南緣最新構(gòu)造活動(dòng)的幾何圖像和運(yùn)動(dòng)特征是解決和回答上述問(wèn)題和爭(zhēng)議的關(guān)鍵。近年來(lái)，諸多學(xué)者針對(duì)河西走廊北部阿拉善地塊南緣的構(gòu)造新活動(dòng)特征開(kāi)展了大量調(diào)查和研究工作，在完善該區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)幾何圖像和定量獲取主要斷裂的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)等方面取得了諸多進(jìn)展和新認(rèn)識(shí)，不僅完善了青藏高原東北緣及阿拉善地塊南緣構(gòu)造活動(dòng)幾何學(xué)圖像及運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，同時(shí)也提出和初步建立了青藏高原向北東方向擴(kuò)展的時(shí)序和模式，指出青藏高原擴(kuò)展的前鋒已經(jīng)越過(guò)河西走廊。本文是該區(qū)域構(gòu)造新活動(dòng)性研究結(jié)果的一個(gè)總結(jié)，也是對(duì)構(gòu)造最新活動(dòng)與青藏高原東北緣構(gòu)造隆升和擴(kuò)展響應(yīng)過(guò)程的一個(gè)綜述和解釋。

1 阿拉善地塊南緣及鄰區(qū)的活動(dòng)構(gòu)造幾何圖像及運(yùn)動(dòng)特征

阿拉善地塊南緣是穩(wěn)定的華北地塊區(qū)與新生代以來(lái)構(gòu)造變形強(qiáng)烈的青藏高原地塊區(qū)的交互部位，包括了祁連山造山帶、河西走廊前陸盆地及相對(duì)變形較弱的阿拉善地塊南緣造山帶(圖1)，各區(qū)域受青藏高原向外擴(kuò)展的影響，構(gòu)造活動(dòng)性質(zhì)差異明顯。本文分別對(duì)祁連山—河西走廊地區(qū)和阿拉善地塊南緣近年來(lái)活動(dòng)構(gòu)造幾何圖像及運(yùn)動(dòng)特征研究成果和進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)。

1.1 祁連山—河西走廊地區(qū)

祁連山—河西走廊地區(qū)是青藏高原東北緣的主要組成部分，也是以往認(rèn)為的青藏高原最前緣，其構(gòu)造幾何圖像和運(yùn)動(dòng)特征是研究和探討高原邊緣構(gòu)造變形的關(guān)鍵。以往的研究結(jié)果指出，祁連山—河西走廊地區(qū)晚新生代以來(lái)發(fā)育有不同規(guī)模、不同性質(zhì)的構(gòu)造，控制著青藏高原東北緣的構(gòu)造格局、地貌特征及災(zāi)害分布[3,22,24-25,30,49-51]。近年來(lái)，很多學(xué)者以活動(dòng)構(gòu)造定量研究為基礎(chǔ)，對(duì)祁連山—河西走廊地區(qū)開(kāi)展了諸多研究工作，在完善該區(qū)域活動(dòng)構(gòu)造幾何圖像及運(yùn)動(dòng)特征的基礎(chǔ)上，總結(jié)提出了該區(qū)域活動(dòng)構(gòu)造的基本框架，指出在平面上該地區(qū)發(fā)育3組不同走向的活動(dòng)斷裂或斷裂帶[24-25,52](圖1)：第一組為近EW向或NEE向斷裂或斷裂帶，如阿爾金斷裂、祁連—海原斷裂、香山—天景山斷裂等一系列規(guī)模較大的走滑斷裂，特別是阿爾金斷裂和祁連—海原斷裂，構(gòu)成了高原邊界的控制性斷裂，在運(yùn)動(dòng)性質(zhì)上這組斷裂以左旋走滑運(yùn)動(dòng)為主，滑動(dòng)速率表現(xiàn)為中段速率高而穩(wěn)定，向兩端逐漸減小的特征[7-8]；第二組為NWW向斷裂，主要發(fā)育于祁連山內(nèi)部?jī)蓷l邊界走滑斷裂之間、河西走廊兩側(cè)的強(qiáng)烈變形地區(qū)，如祁連山內(nèi)部的昌馬—俄博斷裂、祁連山北緣斷裂、河西走廊內(nèi)部及北側(cè)的嘉峪關(guān)斷裂、嘉峪關(guān)黑山斷裂、合黎山南緣斷裂、龍首山斷裂等，這組斷裂以逆沖為主，單條逆沖斷裂的逆沖滑動(dòng)速率為0.5～1.0 mm·年-1，甚至更低[8-11,22-24,26-27,49,51]；第三組斷裂呈NNW向，在祁連山南側(cè)分隔了柴達(dá)木盆地與隴中盆地(西寧—蘭州盆地)，如鄂拉山斷裂、日月山斷裂等，這組斷裂以右旋走滑為主[22,24,49]。在這3組斷裂的控制下，青藏高原東北緣的祁連山呈現(xiàn)出山體兩側(cè)向山前盆地雙向逆沖，山體內(nèi)部發(fā)育走滑斷裂，走滑斷裂在端部轉(zhuǎn)換為地殼縮短的新模式[24-25,52-53]。

圖中斷層分布引自文獻(xiàn)[24]、[25]、[30]和[49],有所修改圖1 阿拉善地塊南緣及鄰區(qū)活動(dòng)斷裂與強(qiáng)震分布Fig.1 Distributions of Active Faults and Strong Earthquakes in the Southern Alashan Block and Its Adjacent Regions

斷層滑動(dòng)速率特別是晚第四紀(jì)以來(lái)的滑動(dòng)速率，是斷層最新運(yùn)動(dòng)特征的一種表現(xiàn)，同時(shí)也反映了區(qū)域動(dòng)力學(xué)的主要特征。Zheng等基于斷裂晚第四紀(jì)滑動(dòng)速率及現(xiàn)今GPS觀測(cè)速率，建立了青藏高原東北緣祁連山主邊界走滑斷裂的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換模式[8]。兩條主要邊界斷裂(阿爾金斷裂和祁連—海原斷裂)上的滑動(dòng)速率變化及分布特征顯示：阿爾金斷裂東端部滑動(dòng)主要是通過(guò)祁連山內(nèi)部隆起及兩側(cè)新生代盆地變形引起的縮短來(lái)吸收和轉(zhuǎn)換的；祁連—海原斷裂的低滑動(dòng)速率及沿?cái)嗔堰\(yùn)動(dòng)學(xué)特征表明斷裂尾端的隴西盆地變形及六盤山隆起是斷裂左旋走滑速率的主要吸收和轉(zhuǎn)換方式；同時(shí)，阿爾金斷裂東端與祁連—海原斷裂西端構(gòu)成了一個(gè)巨大的擠壓階區(qū)，導(dǎo)致了祁連山西段的地殼擠壓縮短，青藏高原向外存在擴(kuò)展的趨勢(shì)。這一結(jié)果在后續(xù)的新構(gòu)造變形、活動(dòng)構(gòu)造、構(gòu)造地貌特征等研究中也得到了證實(shí)[9-11,23,38-39,44,46-48,54-57]。

1.2 阿拉善地塊南緣

阿拉善地塊位于青藏高原東北緣河西走廊以北，傳統(tǒng)意義上認(rèn)為青藏高原的隆升和擴(kuò)展沒(méi)有影響到其內(nèi)部，該地區(qū)構(gòu)造活動(dòng)非常微弱[29-30]。國(guó)內(nèi)外以往研究也一直認(rèn)為，構(gòu)造變形強(qiáng)烈、歷史地震頻繁的祁連山北緣是青藏高原向北東方向擴(kuò)展的最前緣，祁連山北緣斷裂是青藏高原東北緣邊界的逆沖推覆帶，河西走廊盆地則是逆沖推覆前緣的前陸盆地[3,7,14-15,22,40,58-60](圖1)。以往的研究認(rèn)為，穩(wěn)定的阿拉善地塊不存在大規(guī)模的活動(dòng)斷裂，但近年來(lái)的研究結(jié)果顯示，阿拉善地塊南緣存在先存斷裂的復(fù)活和新生活動(dòng)斷裂的發(fā)育[24,61]。通過(guò)大量的遙感圖像解譯和野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在河西走廊以北的阿拉善地塊南緣存在一系列的活動(dòng)斷裂，自西向東包括磴磴山斷裂(DDSF)、嘉峪關(guān)黑山斷裂(JHSF)、金塔南山斷裂(JTNSF)、合黎山南緣斷裂(HLSF)、北大山斷裂(BDSF)、桃花拉山斷裂(THLSF)、阿右旗斷裂(AYQF)、雅布賴斷裂(YBRF)等一系列NWW—近EW向展布的性質(zhì)有所差異的斷裂(圖2、3)。這些斷裂在地貌上保留有明顯的新活動(dòng)特征，部分還與歷史地震活動(dòng)有關(guān)[9-11,23,38-39,56,62-63]。

圖(a)中，DDSF為磴磴山斷裂，JHSF為嘉峪關(guān)黑山斷裂，JTNSF為金塔南山斷裂，HLSF為合黎山南緣斷裂，BDSF為北大山斷裂，THLSF為桃花拉山斷裂，AYQF為阿右旗斷裂，YBRF為雅布賴斷裂，LSSF為龍首山斷裂；圖(a)中斷層分布引自文獻(xiàn)[9]～[11]和[24]，圖(b)引自文獻(xiàn)[8]，圖(c)引自文獻(xiàn)[9]和[24]，圖(d)引自文獻(xiàn)[8]、[9]和[23]，圖(e)引自文獻(xiàn)[24]和[64]，有所修改圖3 阿拉善地塊南緣及鄰區(qū)活動(dòng)斷裂運(yùn)動(dòng)特征與構(gòu)造轉(zhuǎn)換Fig.3 Kinematics and Tectonic Transformation of Active Faults in the Southern Alashan Block and Its Adjacent Regions

Zheng等基于宇宙成因核素定年(TCNs)得到被嘉峪關(guān)斷裂斷錯(cuò)的北大河高洪積階地的形成年代為110～100 ka，并利用高精度差分GPS測(cè)量了斷裂斷錯(cuò)洪積扇上的位移，得到嘉峪關(guān)斷裂晚更新世以來(lái)的逆沖滑動(dòng)速率為(0.22±0.03)mm·年-1，使用同樣的方法獲得了金塔南山斷裂晚更新世以來(lái)的逆沖滑動(dòng)速率為(0.11±0.02)mm·年-1[23]。位于阿爾金斷裂東端部近EW向的嘉峪關(guān)黑山斷裂表現(xiàn)為逆沖性質(zhì)[圖2(a)]，晚更新世晚期以來(lái)的逆沖滑動(dòng)速率為(0.26±0.06)mm·年-1[62]。通過(guò)洪積扇面年代樣品測(cè)試和陡坎測(cè)量，Zheng等給出了河西走廊中段北側(cè)合黎山南緣斷裂的洪積扇形成年代為20～10 ka，東段為30～20 ka，而其位移分布也是西低東高，并由此得到了該斷裂不同段落的平均逆沖滑動(dòng)速率為0.18～0.53 mm·年-1，呈現(xiàn)向南的逆沖[圖2(b)][9]。而向東到了阿右旗一帶，斷裂大都具有0.1～0.2 mm·年-1的逆沖滑動(dòng)速率，龍首山北緣斷裂表現(xiàn)為向北的逆沖[圖2(c)]。再向東以正斷性質(zhì)為主的雅布賴斷裂[圖2(d)]，其垂直滑動(dòng)速率為0.11 mm·年-1，部分段落還存在0.2～0.7 mm·年-1的左旋走滑速率[10-11]。綜上所述，阿拉善地塊南緣斷裂的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)發(fā)生了變化，從西段的逆沖(部分有左旋性質(zhì))為主，到阿右旗縣城以東表現(xiàn)為以正斷為主(部分兼具左旋性質(zhì))，預(yù)示著祁連山向北東方向的斜向擠壓逆沖作用可能已經(jīng)影響到了阿拉善地塊南緣，不僅形成了新的活動(dòng)特征，也可能對(duì)先存斷裂的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)進(jìn)行了改造[10-11,24]。

2 阿拉善地塊南緣不同位置構(gòu)造新活動(dòng)特征與運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換

受青藏高原向北東方向推擠和擴(kuò)展的影響，其東北緣不同位置構(gòu)造變形的特征和模式存在明顯差異，阿拉善地塊南緣不同位置也表現(xiàn)出不同的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，最新研究也發(fā)現(xiàn)阿拉善地塊南緣的構(gòu)造存在復(fù)活和新活動(dòng)特征[9-11,23,56-57,62-63](圖2、3)。

前已述及，在祁連山—河西走廊地區(qū)西端，祁連山西段的隆起、逆沖斷層和山間、山前盆地的褶皺變形，吸收和轉(zhuǎn)換了阿爾金走滑斷裂的大部分走滑分量運(yùn)動(dòng)[7-8][圖3(b)]。阿爾金斷裂上走滑速率的變化有兩個(gè)關(guān)鍵的位置：一是甘肅阿克塞老縣城附近開(kāi)始到肅北縣城一帶，阿爾金斷裂的走滑速率從約10 mm·年-1快速降低到4～5 mm·年-1，南祁連(黨河南山)的隆起變形可能起到了關(guān)鍵作用[65]；二是河西走廊西端的酒西盆地一帶，阿爾金斷裂的走滑速率自疏勒河口附近的約2 mm·年-1降低到了盆地內(nèi)部紅柳峽以西一帶的1 mm·年-1以下，甚至更低，祁連山北緣和河西走廊內(nèi)部一系列逆沖斷層的逆沖速率、盆地中晚第四紀(jì)褶皺的縮短速率之和與其正好達(dá)到平衡，可能吸收和調(diào)節(jié)了阿爾金斷裂東端部的走滑運(yùn)動(dòng)[24,62]，而阿爾金斷裂東端部的走滑速率到了寬灘山一帶接近于0 mm·年-1[62]。位于阿爾金斷裂東端部尾端近EW向展布的嘉峪關(guān)黑山斷裂以及NWW向的磴磴山—塔爾灣斷裂均表現(xiàn)為向北側(cè)的阿拉善地塊逆沖的性質(zhì)[62,66-67]，也進(jìn)一步證明了阿爾金斷裂的走滑終止于河西走廊西端的酒西盆地西北部的寬灘山一帶[68]，并沒(méi)有向阿拉善地塊內(nèi)部延伸。

到了河西走廊中段北部，Zheng等對(duì)合黎山南緣斷裂的研究結(jié)果表明，與山體延伸方向展布一致的山前斷裂上的斷錯(cuò)位移、滑動(dòng)速率分布與山體現(xiàn)今的地貌形態(tài)具有較好的一致性，表明了合黎山南緣斷裂的逆沖活動(dòng)在合黎山隆升變形過(guò)程起著控制作用[9]。Bi等利用高分辨率影像立體相對(duì)獲得的數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)，獲取了沿?cái)嗔巡煌孛裁嫔系臄噱e(cuò)垂直位移分布，其特征與現(xiàn)代地貌類似，進(jìn)一步揭示了合黎山南緣斷裂的長(zhǎng)期活動(dòng)可能是合黎山隆起的主要控制因素[38]。同樣地，定量地貌學(xué)研究也顯示，合黎山前發(fā)育的僅有的一期裂點(diǎn)受構(gòu)造因素控制，其形成可能與山體的抬升相關(guān)[39]。綜合斷裂滑動(dòng)速率、定量地貌結(jié)果，推測(cè)其起始隆升時(shí)間為2 Ma左右[9,39]。結(jié)合前人研究獲取的北祁連(約10 Ma)和榆木山(約4 Ma)等的起始隆升時(shí)間[27,44,48]，可以推斷青藏高原向北東方向持續(xù)擴(kuò)展，并于2 Ma左右越過(guò)河西走廊抵達(dá)阿拉善地塊南緣的合黎山一帶[9,39][圖3(d)]。

到了河西走廊中東段，其北側(cè)發(fā)育有龍首山、桃花拉山、北大山、阿右旗、雅布賴等一系列斷裂(圖3)。龍首山南、北兩側(cè)發(fā)育有相向逆沖的斷裂[69]，控制著山脈的形成與隆升，最新研究結(jié)果顯示，龍首山可能是河西走廊北側(cè)最早形成和隆起的位置，其隆起時(shí)間略晚于中祁連隆起的時(shí)間，約為14 Ma[70]。而向北的桃花拉山斷裂是一條近EW向斷裂，整體表現(xiàn)以左旋走滑運(yùn)動(dòng)性質(zhì)為主，伴有高角度的向北逆沖，晚第四紀(jì)以來(lái)的垂直滑動(dòng)速率為0.1～0.3 mm·年-1，水平滑動(dòng)速率為0.14～0.93 mm·年-1，向東的阿右旗斷裂表現(xiàn)為正斷走滑的性質(zhì)[11]。雅布賴斷裂以往被認(rèn)為是繼承了阿爾金斷裂的走滑分量向東延伸[2]，但最新地質(zhì)地貌填圖及測(cè)年獲得雅布賴斷裂西南段垂直滑動(dòng)速率約為0.11 mm·年-1，斷裂整體表現(xiàn)為正斷性質(zhì)，局部有走滑運(yùn)動(dòng)，全新世以來(lái)斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈[10]。綜合分析認(rèn)為，由于祁連山晚新生代以來(lái)強(qiáng)烈擠壓變形導(dǎo)致地殼縮短，同時(shí)對(duì)河西走廊—阿拉善南部一帶產(chǎn)生向北東方向的推擠作用，造成阿拉善地塊南部的先存構(gòu)造活化[71-72]，在桃花拉山斷裂、阿右旗斷裂以及雅布賴斷裂等的共同調(diào)節(jié)作用下，有限地向東擠出[10][圖3(c)]，其擠壓影響的前緣目前應(yīng)該位于內(nèi)蒙古阿右旗縣城附近，其東北側(cè)的阿右旗斷裂、雅布賴斷裂受青藏高原擴(kuò)展影響較小。

而位于阿拉善、青藏高原、鄂爾多斯3個(gè)地塊交匯位置的青藏高原東北緣弧形構(gòu)造帶一帶，雷啟云等通過(guò)地質(zhì)填圖、地貌測(cè)量和年代測(cè)定等方面的研究，確定這3個(gè)地塊之間的三關(guān)口—牛首山斷裂具有明顯右旋走滑特征，其起始右旋走滑的時(shí)間約為2.7 Ma，多個(gè)地質(zhì)體位錯(cuò)形成1 km水平位移，獲得的斷裂晚第四紀(jì)以來(lái)平均水平滑動(dòng)速率約為0.35 mm·年-1[64]。綜合沉積盆地及變形特征分析指出，第四紀(jì)初，受青藏高原北東向推擠和鄂爾多斯地塊逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用，三關(guān)口—牛首山斷裂開(kāi)始右旋走滑活動(dòng)，形成了青藏高原東北緣弧形構(gòu)造帶擴(kuò)展的最前緣邊界[24,64,73][圖3(e)]。

3 青藏高原東北緣有序向外擴(kuò)展與最新邊界限定

近年來(lái)，隨著活動(dòng)斷裂定量研究工作的開(kāi)展，綜合前人的研究工作資料，豐富了阿拉善地塊南緣及鄰區(qū)的活動(dòng)構(gòu)造幾何圖像和運(yùn)動(dòng)特征(圖1)。綜合新生代構(gòu)造變形、沉積盆地響應(yīng)、盆山耦合及物源示蹤、低溫年代學(xué)、定量地貌學(xué)、活動(dòng)構(gòu)造及現(xiàn)代大地測(cè)量等的研究結(jié)果與約束，結(jié)合地球物理資料建立的深部結(jié)構(gòu)，已初步建立了青藏高原東北緣向外有序擴(kuò)展時(shí)序及模式，并確定構(gòu)成青藏高原東北緣主體的祁連山，其不同位置隆起成山的時(shí)間和模式存在較為明顯的差異[24,46-47](圖4)。

GPS運(yùn)動(dòng)速率場(chǎng)為歐亞板塊穩(wěn)定框架下結(jié)果，數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[81]；圖中不同顏色的年齡數(shù)據(jù)為不同位置變形和隆升時(shí)間，是根據(jù)多個(gè)文獻(xiàn)綜合給出的，文獻(xiàn)均已在正文中引用標(biāo)注；圖中斷層引自文獻(xiàn)[24]、[25]、[30]和[49],有所修改圖4 青藏高原東北緣有序向外擴(kuò)展與最新邊界Fig.4 Phased Outward Expansion and the Latest Boundary in the Northeastern Tibetan Plateau

祁連山中部的快速隆升可能發(fā)生在16 Ma左右[47,74-76]，這時(shí)祁連山中部開(kāi)始形成真正地貌意義的高山，為北側(cè)盆地提供物源[21,46,77]；北祁連山約在10 Ma發(fā)生了快速隆升[21,44,46,77-79]，祁連山北緣逆斷層發(fā)育，河西走廊前陸盆地形態(tài)完全形成[21-22,40,80]；而河西走廊盆地內(nèi)褶皺變形的時(shí)間為4～3 Ma[27,40,47-48]，河西走廊以北的合黎山約在2 Ma開(kāi)始隆升[9,39]，而在中東部地區(qū)，北側(cè)的龍首山隆起成山的時(shí)間可能與祁連山中部相近或稍晚一些[68]，向北的桃花拉山隆起時(shí)間根據(jù)斷層垂直滑動(dòng)速率推算為6 Ma[11]。在青藏高原東北緣弧形構(gòu)造帶的位置，海原斷裂及其東端六盤山一帶10 Ma左右開(kāi)始的逆沖[20,80]導(dǎo)致了其東端部六盤山的快速隆升[45]，大概在5.4 Ma海原斷裂開(kāi)始大規(guī)模左旋走滑，同時(shí)北側(cè)的香山—天景山斷裂開(kāi)始逆沖[20,80]，約2.7 Ma香山—天景山斷裂開(kāi)始左旋走滑，而其東北側(cè)的三關(guān)口—牛首山斷裂附近受擠壓褶皺變形并發(fā)生斷層性質(zhì)轉(zhuǎn)換，開(kāi)始右旋走滑[24,69,82]，形成青藏高原最新邊界。

綜合多方面的研究結(jié)果和認(rèn)識(shí)，認(rèn)為青藏高原東北緣向北東方向發(fā)生了有序擴(kuò)展，形成現(xiàn)今青藏高原東北緣邊界的構(gòu)造和地貌格局，并在此基礎(chǔ)上形成了時(shí)間先后的兩個(gè)構(gòu)造和地貌邊界(圖4)：一是以祁連山北緣斷裂帶為主要邊界構(gòu)造的10 Ma左右形成的邊界，這個(gè)時(shí)段祁連山北緣快速隆升形成高山，為河西走廊大規(guī)模提供物源，河西走廊前陸盆地形成，地貌上形成青藏高原擴(kuò)展的邊界，而后受青藏高原向北東方向擠壓的影響，河西走廊內(nèi)部后續(xù)發(fā)生一系列褶皺變形；二是河西走廊北側(cè)以嘉峪關(guān)黑山斷裂、金塔南山斷裂、合黎山南緣斷裂、龍首山北緣斷裂、桃花拉山斷裂及三關(guān)口—牛首山斷裂為主體，形成于3～2 Ma的青藏高原擴(kuò)展最新邊界，此時(shí)在阿拉善地塊南緣形成了一系列新生的活動(dòng)斷裂或發(fā)生了先存斷裂的復(fù)活，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)性質(zhì)發(fā)生改變，此時(shí)青藏高原東北緣邊界已越過(guò)河西走廊，阿拉善地塊南緣在青藏高原不斷向北擴(kuò)張的過(guò)程中，逐步成為青藏高原東北緣的最新組成部分?，F(xiàn)今GPS觀測(cè)和地震活動(dòng)也反映出，在祁連山北緣及阿拉善地塊南緣分別存在一個(gè)現(xiàn)今運(yùn)動(dòng)速率變化和中強(qiáng)地震活動(dòng)的邊界(圖4)。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)近年來(lái)，對(duì)阿拉善地塊南緣及鄰區(qū)的活動(dòng)構(gòu)造調(diào)查和定量研究結(jié)果指出，以前普遍認(rèn)為的穩(wěn)定阿拉善地塊發(fā)育有一系列規(guī)模不等、運(yùn)動(dòng)性質(zhì)各異的活動(dòng)斷裂。這些斷裂的走向與河西走廊南側(cè)祁連山地貌和斷裂構(gòu)造走向一致，表現(xiàn)為阿拉善地塊南緣地貌和構(gòu)造邊界。這些活動(dòng)的斷裂是青藏高原東北緣向外擴(kuò)展過(guò)程中新生或先存斷裂受青藏高原擴(kuò)展影響復(fù)活的結(jié)果。

(2)綜合活動(dòng)構(gòu)造、新生代變形、構(gòu)造地貌、低溫年代學(xué)、大地測(cè)量與現(xiàn)代地震活動(dòng)的分布等資料和研究結(jié)果，可以清晰地構(gòu)建祁連山—河西走廊—阿拉善之間的構(gòu)造幾何圖像及運(yùn)動(dòng)特征。祁連山在新生代中晚期快速隆升成真正意義上的高山，成為青藏高原東北緣邊界后，逐步向北東方向發(fā)生有序擴(kuò)展，在10 Ma左右形成了以祁連山北緣斷裂為主要邊界控制構(gòu)造的、完整清晰的青藏高原邊界，河西走廊前陸盆地形成，在此后的一段時(shí)間內(nèi)邊界斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈并控制著地貌邊界的形成演化，河西走廊內(nèi)部后續(xù)發(fā)生一系列褶皺變形。到了新生代晚期(3～2 Ma)，青藏高原向北東方向的有序擴(kuò)展越過(guò)了河西走廊，到達(dá)阿拉善地塊南緣，形成以河西走廊北側(cè)嘉峪關(guān)黑山斷裂、金塔南山斷裂、合黎山南緣斷裂、龍首山北緣斷裂、桃花拉山斷裂及三關(guān)口—牛首山斷裂等為主體的青藏高原擴(kuò)展最新邊界，阿拉善地塊南緣逐步成為青藏高原東北緣的最新組成部分。至此，青藏高原東北緣的現(xiàn)今構(gòu)造、地貌格局形成。

謹(jǐn)以此文慶祝長(zhǎng)安大學(xué)七十周年華誕，祝愿母校積歷史之厚蘊(yùn)，為新時(shí)代中國(guó)高等教育更展宏圖！1993年，第一次出遠(yuǎn)門的我，在火車上站了兩天一夜，帶著那么一點(diǎn)點(diǎn)第一次“坐”火車的興奮和第一次到大城市的美好憧憬，迷迷瞪瞪中來(lái)到了西安，開(kāi)始了四年的大學(xué)生活。記得開(kāi)學(xué)第二天，同宿舍幾位同學(xué)嘗試著走出校門去看看，但只從教科書(shū)上知道斑馬線和紅綠燈的我們，硬是停留在了育才路口的十字路中心，看著堵在我們周圍的車輛不知所措。現(xiàn)在每每去西安出差，只要到了育才路口就會(huì)想起那一幕，仿佛還是昨天。飲水思源，作為長(zhǎng)大人，我們深切感謝母校的栽培！大學(xué)四年是我人生轉(zhuǎn)折的四年，讓我認(rèn)識(shí)了地學(xué)，熟悉了地學(xué)，也愛(ài)上了地學(xué)！雁塔校園的一草一木，老師的諄諄教誨，同學(xué)的喜怒哀樂(lè)，至今還記憶猶新！憶往昔，地質(zhì)樓前聞雁塔鳥(niǎo)鳴；看今朝，校訓(xùn)石旁聽(tīng)渭水潺音！相信母校在未來(lái)的發(fā)展中繼往開(kāi)來(lái)，再譜華章！此外，本文是對(duì)近年來(lái)多位研究者在青藏高原區(qū)域開(kāi)展的大量工作的一個(gè)總結(jié)，由于篇幅和認(rèn)識(shí)有限，不能一一列出，在此對(duì)各位同仁表達(dá)最崇高的敬意和感謝！課題組部分老師和研究生也參加了一些前期研究和總結(jié)工作，對(duì)他們的辛勤工作也表示衷心感謝！