自约56 Ma印度板块与欧亚板块碰撞以来,青藏高原发生了显著的地壳增厚、地形增长和向东生长。龙门山冲断带作为青藏高原东缘最陡峭的边界,在~30–20Ma以及15Ma以来发生了多期快速剥露事件,四川盆地及周缘也广泛识别出晚新生代的快速剥露记录。然而,关于龙门山冲断带与四川盆地之间的新生代变形机制,目前存在三种相互竞争的模型:通道流模型认为,高原中下地壳的弱物质向东挤出受阻于刚性的四川盆地,主要表现为垂向隆升,上地壳缩短有限;上地壳缩短模型强调,沿中地壳滑脱层发生的大规模上地壳逆冲推覆使变形进入川西盆地;长距离地壳变形扩展模型则提出,高原向东生长可能沿四川盆地的基底滑脱层远程传播至川东地区(图1)。
上述争议的核心在于一个关键而未决的问题:新生代青藏高原的向东生长及变形是否已超出川西盆地,并扩展至川中乃至川东地区?作为关键研究区域的川中盆地,广泛发育近水平地层,缺乏中尺度褶皱或断层等直接变形证据;而热年代学研究揭示的潜在新生代剥露信号,又可被区域侵蚀、水系重组等因素解释。这一关键知识空白成为理解青藏高原向东生长边界及机制的关键障碍。
针对上述科学问题,我校地球科学与资源学院求真博士后周志成在颜丹平教授、邱亮教授和邓军院士的指导下,利用对弱变形沉积岩中透入性顺层缩短应变(Layer-parallel shortening, LPS)高度敏感的磁化率各向异性(AMS)方法,沿横跨川中盆地~210 km的剖面开展了针对性的AMS测量,并取得以下创新性成果:
(1)川中盆地的赤铁矿和顺磁性硅酸盐矿物是AMS的主要贡献者,可能含有少量磁铁矿的贡献。共识别出沉积组构(Type 1)和初始变形组构(Type 2)两类磁组构(图2),明确了川中盆地的东西构造分带特征:西部为宽约110 km的初始变形带,发育NW–SE向LPS构造;中部为宽约74 km的无变形带;东部为宽约10 km的初始变形带,发育NW–SE和NE–SW向LPS构造。该分带特征表明,晚新生代青藏高原向东生长已突破龙门山冲断带前缘的龙泉山断裂,以广泛的透入性LPS应变深入川中盆地内部约110 km;而东部窄带的变形则可能记录了晚中生代的造山事件(图3)。
(2)青藏高原向川中盆地发生超长距离的LPS变形扩展是龙门山冲断带的显著地形负载、沉积负载及其低应变速率共同作用的结果。这些因素促进了沿三叠系浅部滑脱层的增强滑动,成为上地壳变形长距离向东扩展的关键机制(图4)。
(3)四川盆地的LPS至少调节了24 km的上地壳缩短量,表明LPS是四川盆地新生代变形的主要贡献者。同时,川中盆地中部的无变形带被确认为该上地壳缩短的东部边界,表明川东盆地晚新生代的区域快速剥露并非直接由上地壳缩短所致,而很可能是沿深部中地壳滑脱层的应变转移引发的构造隆升与气候驱动侵蚀联合作用的结果(图4)。
该研究通过在川中盆地识别出透入性的LPS应变记录,为青藏高原向东生长的动力学机制提供了新的关键约束,完善了四川盆地新生代变形的构造框架。研究成果进一步强调了上地壳透入性应变、中地壳应变传递和地表过程在塑造青藏高原东缘与四川盆地构造格局中的关键作用,也为后续研究陆内褶皱-冲断带的长距离变形扩展、弱变形盆地的构造响应提供了研究思路。

图1 (a)青藏高原及其周缘主要地块与活动断裂;(b)青藏高原东缘及四川盆地的地形和构造简图;(c)横跨四川盆地的地震反射剖面

图2 横跨川中盆地剖面的磁化率各项异性(AMS)分类及其标量参数

图3 磁化率各项异性(AMS)主轴的等面积下半球赤平投影

图4 晚新生代青藏高原向东长距离生长构造模式图
上述研究成果发表在国际权威刊物《Geological Society of America Bulletin》上:Zhou, Z. C., Yan, D. -P., Qiu, L., Wang, R. X., Deng, J., Lin, X. H., & Zhang, Q. H. (2026). Late Cenozoic long-distance eastward growth of the Tibetan Plateau: Insights from underappreciated layer-parallel shortening strain in the Central Sichuan basin, South China. Geological Society of America Bulletin.
全文链接:https://doi.org/10.1130/B38488.1