帕米爾構(gòu)造結(jié)及鄰區(qū)的晚新生代構(gòu)造與現(xiàn)今變形

陳 杰 李 濤 李文巧 袁兆德

(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)

帕米爾構(gòu)造結(jié)及鄰區(qū)的晚新生代構(gòu)造與現(xiàn)今變形

陳 杰 李 濤 李文巧 袁兆德

(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)

帕米爾構(gòu)造結(jié)是中國(guó)大陸受板塊動(dòng)力作用和地震活動(dòng)最強(qiáng)烈的地區(qū)之一。晚新生代帕米爾構(gòu)造結(jié)北部向北楔入推移了約300km，但對(duì)這一變形過程至今未能很好的限定。帕米爾構(gòu)造結(jié)的晚新生代構(gòu)造變形在空間上是不對(duì)稱的。帕米爾西緣表現(xiàn)為NW向的徑向逆沖，伴隨著塔吉克盆地東部塊體繞垂直軸的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。在帕米爾東部，構(gòu)造變形的方式、空間分布和機(jī)制是隨時(shí)間變化的。在漸新世末至約11Ma，帕米爾東部以喀什-葉城轉(zhuǎn)換帶(KYTS)的右旋走滑作用為主，同時(shí)帕米爾前緣沿主帕米爾逆斷層(MPT)發(fā)生強(qiáng)烈縮短作用，塔里木向南俯沖，帕米爾中、下地殼相對(duì)于上地殼向北俯沖并加厚、熔融?；⌒螐澢驈较蚰鏇_作用以及中、下地殼的加厚、弱化致使公格爾山拉張系北部于7～8Ma開始EW向拉張作用，并向南擴(kuò)展。至3～5Ma，構(gòu)造格局發(fā)生了巨變，喀喇昆侖右旋走滑斷裂北段停止活動(dòng);KYTS右旋走滑由早期的11～15mm/a明顯減小至1.7～5.3mm/a;帕米爾構(gòu)造結(jié)與塔里木塊體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)明顯減弱，兩者可能已拼接在一起作為一個(gè)整體以(21±1)mm/a的速率向北推擠，變形前鋒向北遷移至克孜勒蘇河一線。帕米爾構(gòu)造結(jié)及鄰區(qū)晚第四紀(jì)及現(xiàn)今的活動(dòng)變形主要集中在公格爾拉張系、帕米爾前緣褶皺-逆斷層帶(PFT)與南天山南緣的阿圖什-喀什褶皺帶上。

帕米爾構(gòu)造結(jié) 晚新生代構(gòu)造 拉張作用 徑向逆沖 弧形彎曲

0 引言

帕米爾構(gòu)造結(jié)是印度板塊向歐亞大陸碰撞的兩個(gè)突出支點(diǎn)之一，是中國(guó)大陸受板塊動(dòng)力作用和地震活動(dòng)最強(qiáng)烈的地區(qū)之一，也是揭示青藏高原形成與演化歷史的關(guān)鍵地區(qū)之一。該構(gòu)造結(jié)晚新生代的大規(guī)模構(gòu)造變形以構(gòu)造結(jié)前緣地殼縮短和走滑、構(gòu)造結(jié)內(nèi)部拉張為特征，形成一系列向北凸出的弧形活動(dòng)構(gòu)造帶，包括喀拉昆侖右旋走滑斷層、公格爾拉張正斷層系、喀什-葉城轉(zhuǎn)換帶、主帕米爾逆斷層(MPT)和帕米爾前緣褶皺-逆斷層帶(PFT)等(圖1，2，3)。正是這些構(gòu)造帶的強(qiáng)烈活動(dòng)，形成了一系列高達(dá)4500～7 700m的弧形山系(如公格爾峰和慕士塔格峰)，在構(gòu)造結(jié)內(nèi)部形成木吉-塔什庫(kù)爾干拉張盆地，在構(gòu)造結(jié)前緣形成了強(qiáng)烈沉陷的、新生代沉積厚逾萬米的盆地，如東側(cè)的喀什-葉城盆地和西側(cè)的塔吉克盆地。同時(shí)，這些活動(dòng)構(gòu)造帶控制著7級(jí)以上強(qiáng)震的發(fā)生。帕米爾構(gòu)造結(jié)北側(cè)的天山褶皺帶也在同一時(shí)期遭受了強(qiáng)烈擠壓而崛起并向南逆沖，形成了大陸內(nèi)部典型的再生造山帶。

晚新生代帕米爾構(gòu)造結(jié)北部向北楔入推移了約300km，并伴有達(dá)數(shù)十度的塊體旋轉(zhuǎn)(Burtman et al.，1993;Thomas，1994)，但對(duì)這一變形過程及方式至今未能很好的限定。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此開展了不同程度的研究(Hamburger et al.，1992;Burtman et al.，1993;Fan et al.，1994;Strecker et al.，1995;Pavlis et al.，1997;Arrowsmith et al.，1999;Coutand et al.，2002;Ding et al.，2004;Robinson et al.，2004，2007;張家聲等，2005;Negredo et al.，2007;Yang et al.，2008;Robinson et al.，2009a，b;陳漢林等，2010;Cowgill，2010;Fu et al.，2010;Robinson et al.，2010;Zubovich et al.，2010)，這些研究為認(rèn)識(shí)帕米爾晚新生代的構(gòu)造變形和發(fā)展演化提供了寶貴的基礎(chǔ)資料。自2005年以來，通過國(guó)際合作我們?cè)谠摰貐^(qū)開展了一系列研究工作，獲得了許多更詳細(xì)、更有價(jià)值的資料。本文試圖在上述研究和前人工作的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論中國(guó)境內(nèi)帕米爾的晚新生代構(gòu)造及現(xiàn)今變形。

1 中亞主要構(gòu)造單元及帕米爾構(gòu)造結(jié)相對(duì)于塔里木和塔吉克盆地向北的楔入(據(jù)Sobel et al.，2011修改)g.1 Major tectonic elements in Central Asia showing indentation of Pamir with respect to Tarim and Tadjik Basins.

1 帕米爾構(gòu)造結(jié)的晚新生代構(gòu)造變形

喜馬拉雅-青藏造山帶西構(gòu)造結(jié)即帕米爾構(gòu)造結(jié)，是印度板塊向中亞大陸內(nèi)部楔入最深的一個(gè)觸角。西部與可能以三疊系或侏羅系(?)為基底(Tapponnier et al.，1981;Burtman et al.，1993;Brookfield et al.，2001)的塔吉克盆地相連，東部與以前寒武系為基底的塔里木盆地相連。帕米爾構(gòu)造結(jié)以北的阿萊谷地，是殘存的曾聯(lián)接塔里木盆地和塔吉克盆地的沉積盆地。塔里木—阿萊—塔吉克盆地以北為新近紀(jì)復(fù)活形成的天山山脈，由一系列古生代增生造山帶組成(Windley et al.，1990;Sobel et al.，2006)。

圖2 帕米爾構(gòu)造結(jié)東部及鄰區(qū)ETM衛(wèi)星影像及現(xiàn)今GPS速度場(chǎng)(相對(duì)于歐亞大陸)Fig.2 LandSat ETM image showing major tectonic elements，GPS velocities(relative to Eurasia，after Yang et al.，2008 and Zubovich et al.，2010)，and seismicity in the eastern Pamirs.

圖3 帕米爾東部沿塔什庫(kù)爾干-葉爾羌河的地形與構(gòu)造熱年代學(xué)數(shù)據(jù)(據(jù)Sobel et al.，2011改編)Fig.3 Relief along the incised Tashkurgan-Yarkand River and thermochronology data(modified after Sobel et al.，2011).

根據(jù)Burtman等(1993)的研究，南帕米爾相對(duì)于阿萊谷地向北的推擠量約為600km，其中約300km由帕米爾內(nèi)部的變形所吸收，另外約300km被新生代以來北部歐亞大陸沿主帕米爾逆斷層(MPT)及相關(guān)斷層向南的深俯沖吸收和調(diào)節(jié)。以下資料也支持這一認(rèn)識(shí)(Burtman et al.，1993;Fan et al.，1994;Burtman，2000;Cowgill et al.，2003;Schwab et al.，2004;Cowgill，2010):1)南傾的、深達(dá)約250km的地震帶在地表的投影即為主帕米爾逆斷層帶(MPT)和阿萊谷地(圖1);2)塔吉克盆地南部和帕米爾北部白堊紀(jì)與古近紀(jì)地層同一沉積相帶邊界被左旋斷錯(cuò)約300km;3)帕米爾內(nèi)部的古生代縫合線相對(duì)于西側(cè)的阿富汗塊體和東側(cè)的青藏塊體向北偏轉(zhuǎn)了約300km。

帕米爾構(gòu)造結(jié)周緣被正向逆沖和斜沖-走滑斷層所圍限(圖1，2)。西緣(70.5°E以西)以左旋走滑-斜沖的Darvaz-Karakul斷裂帶(Strecker et al.，1995)與塔吉克盆地為界。北緣(71°～75°E)為近EW走向、向北逆沖的主帕米爾逆斷層帶(Main Pamir thrust，MPT)(Burtman et al.，1993;Strecker et al.，1995;Arrowsmith et al.，1999;Coutand et al.，2002)和帕米爾前緣褶皺-逆斷層帶(Pamir front thrust，PFT)。東部為右旋走滑的喀拉昆侖斷裂、喀什-葉城轉(zhuǎn)換帶(Cowgill，2010)以及介于其間的喀拉喀什斷層;在77°～80°E為沿西昆侖山北緣展布、近EW走向、向北逆沖的葉城-和田褶皺-逆斷層帶(Yin et al.，2002;Cowgill，2010)。

1.1 帕米爾構(gòu)造結(jié)內(nèi)部的拉張活動(dòng)

除了拉張作用外，帕米爾內(nèi)部的活動(dòng)變形是非常有限的。帕米爾內(nèi)部沿著包括Akbaytal-Tanymas斷層帶(即北、中帕米爾間的縫合帶)和Rushan-Pshart斷層帶(即中、南帕米爾間的縫合帶)在內(nèi)的逆斷層，縮短了 340km(Burtman et al.，1993;Waldh?r et al.，2001)。然而這一縮短作用的時(shí)代并未很好的限定，其主要的縮短量可能發(fā)生在前新生代(Robinson et al.，2007)。此外，在帕米爾東南部由于喀喇昆侖斷裂的右旋走滑，一系列NW走向斷層(例如Aksu-Murgab斷層等，圖 1，2)也有活動(dòng)，但其滑動(dòng)速率均 ＜1mm/a(Strecker et al.，1995)。

帕米爾內(nèi)部的活動(dòng)變形分別以東部250km長(zhǎng)的公格爾山拉張系(Arnaud et al.，1993;Brunel et al.，1994;Robinson et al.，2004，2007)和西部卡拉庫(kù)爾地塹的 EW 向拉張作用為主(圖1，2)(Strecker et al.，1995;Blisniuk et al.，1996;Amidon et al.，2010)。走向近 SN 的卡拉庫(kù)爾地塹東西拉張量 ＜3km，拉張速率約為 0.5 ～1mm/a(Strecker et al.，1995;Amidon et al.，2010)。公格爾山拉張系總體走向 NW-SE，傾向 W，傾角 20°～45°(Brunel et al.，1994;Robinson et al.，2004;2007)。斷層下盤的片巖和片麻巖構(gòu)成了最高峰公格爾山和慕士塔格山。公格爾拉張系上盤，在北部由古生代片巖、微變質(zhì)硬砂巖和三疊系花崗巖侵入體構(gòu)成，在慕士塔格山以南則被始新世和中新世花崗巖所侵入(羅照華等，2003;Robinson et al.，2004;2007)。

公格爾拉張系中北段、卡拉吉勒正斷層、蓋孜斷層和庫(kù)科斷裂以及南側(cè)的辛迪斷層形成了一高變質(zhì)片麻巖和花崗巖巖體的邊界(圖2，3)。Robinson等(2007)認(rèn)為這些斷層是東帕米爾剪切帶(Eastern Pamir shear zone)的組成部分，該剪切帶與漸新世—中新世帕米爾地殼的俯沖和加厚有關(guān)，原先為15km深處脆-韌性轉(zhuǎn)換帶附近的近水平滑脫面，沿該滑脫面NE帕米爾中、下地殼相對(duì)于上地殼向北運(yùn)動(dòng)并加厚，但上地殼縮短變形是有限的。在EW向穹窿作用中被抬升形成高峰，導(dǎo)致慕士塔格山地體中新世早、中期的剝蝕作用。公格爾山拉張系的最新拉張作用使得該剪切帶剝露至地表，沿蓋孜河可見在下盤出露并旋轉(zhuǎn)至近直立狀的該剪切帶。

1.1.1 庫(kù)科正斷層

庫(kù)科正斷層發(fā)育在庫(kù)科西魯克鄉(xiāng)附近(圖3)，走向近SN，產(chǎn)狀近直立，具有明顯的傾滑量，由2條斷層組成。沿塔什庫(kù)爾干河的構(gòu)造熱年代研究表明(圖3b)黑云母40Ar/39Ar年齡在斷層西盤(塔什庫(kù)爾干河上游)為(8.3 ±0.5)Ma，在 2 條斷層間為(12.3 ±0.1)Ma，斷層?xùn)|盤(塔什庫(kù)爾干河下游)為(182.9±0.4)Ma;鋯石U-Th/He年齡在斷層?xùn)|、西兩盤均為約6Ma。這說明該斷層為西盤升東盤降的正斷層，活動(dòng)時(shí)間界于＞12Ma與約6Ma之間(Sobel et al.，2011)。塔什庫(kù)爾干河近直線狀橫切該斷層，這表明該斷層自該河流穿斷層以來未發(fā)生任何走滑運(yùn)動(dòng)。該斷層與慕士塔格正斷層構(gòu)成了慕士塔格片麻巖穹窿的東、西邊界。庫(kù)科斷層向南可能匯入近EW向的辛迪正斷層，向北可能與蓋孜斷層相接(圖2，3)。

1.1.2 公格爾山拉張系

西傾的公格爾拉張系北部開始活動(dòng)的時(shí)間為6～8Ma(Robinson et al.，2004)，南部開始活動(dòng)時(shí)間為6.2 或6.5Ma(Robinson et al.，2007)。黑云母40Ar/39Ar數(shù)據(jù)表明(圖3b)，公格爾拉張系與庫(kù)科斷層間的塔什庫(kù)爾干河上游在6～8Ma發(fā)生了廣泛的區(qū)域隆升即穹窿作用(Robinson et al.，2007;Sobel et al.，2011)。

由于公格爾山拉張系的活動(dòng)，在斷層上盤自北向南發(fā)育了5個(gè)斷陷盆地(圖2)，分別為木吉盆地(MB)、布倫口盆地(BB)、蘇巴什盆地(SBS)、塔合曼盆地(TB)和塔什庫(kù)爾干盆地(TSB)。公格爾山拉張系的東西拉張量總體上北大南小，在最北端的木吉盆地約為30km，在公格爾山附近約為35km，在慕士塔格山約為20km，在塔什庫(kù)爾干盆地＜3km(Robinson et al.，2007)。根據(jù)斷層幾何學(xué)特征、現(xiàn)今地形和巖性特征，公格爾山拉張系可分為5段:1)木吉斷層;2)昆蓋山南麓正斷層北段;3)昆蓋山南麓正斷層南段;4)公格爾山段;5)慕士塔格山段。

木吉斷層位于公格爾山拉張系的最北端，沿昆蓋山南麓山前展布(圖2)，長(zhǎng)逾80km，走向NWW，近直立，以右旋走滑為主，兼具逆沖或正斷作用，斷錯(cuò)了一系列的沖溝階地或冰磧地貌，是一全新世活動(dòng)斷層。斷層下盤主要為古生代混雜沉積變質(zhì)巖，斷層?xùn)|部下盤白云母40Ar/39Ar年齡為(98.0 ±0.9)Ma(Robinson et al.，2004)。

木吉斷層以東和蓋孜河以西的昆蓋山海拔高度在6 000m左右。木吉斷層在其東端與昆蓋山南麓斷層近直角相交。昆蓋山南麓正斷層北段傾角相對(duì)較緩(約20°)，斷層下盤為古生代低變質(zhì)沉積巖、泥盆系雜砂巖，其黑云母、白云母40Ar/39Ar年齡為白堊紀(jì)，鉀長(zhǎng)石MDD年齡表明該斷層下盤7～8Ma以來自地下10km深處發(fā)生了快速而穩(wěn)態(tài)的冷卻，其剝蝕速率約為1.3～1.4mm/a(Robinson et al.，2004)。該斷層在齊姆干一帶斷錯(cuò)了一系列的沖溝或冰磧地貌面，形成寬約1km的地塹，是一全新世活動(dòng)斷層。

昆蓋山南麓斷層南段與北段以卡拉吉勒正斷層為界(圖2)，卡拉吉勒正斷層西北為古生代低變質(zhì)沉積巖，東南為古生代高變質(zhì)鐵鎂質(zhì)片巖。昆蓋山南麓正斷層南段傾角較北段更陡(30°～45°，Robinson et al.，2004)。在蓋孜河北岸斷錯(cuò)了一系列的沖溝或冰磧地貌面，是一全新世活動(dòng)斷層。在主斷層上盤發(fā)育數(shù)條近平行展布的次級(jí)斷層。

蓋孜河以南，公格爾山拉張系下盤地形劇增，表現(xiàn)為公格爾山和慕士塔格山兩座高峰(兩者具有相似的地質(zhì)和地形)。此段斷層環(huán)繞兩高峰展布，總體傾向西，傾角30°～45°(Robinson et al.，2004;2007)。斷層下盤主要由古生代高變質(zhì)長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖和三疊系花崗巖組成，在公格爾山形成一穹窿。1.5 ～2.5Ma 的白云母、黑云母40Ar/39Ar年齡(Robinson et al.，2004;Robinson et al.，2010)表明了此段的快速和最新剝露作用。Arnaud等(1993)根據(jù)公格爾山穹窿北部白云母、黑云母40Ar/39Ar年齡和鉀長(zhǎng)石MDD年齡曾認(rèn)為在1.5～2.0Ma以來的剝蝕速率是之前的2倍。然而，Robinson等(2010)基于熱對(duì)流和斷層幾何特征的模擬計(jì)算表明此段自約7Ma以來的剝蝕速率為4mm/a，達(dá)到穩(wěn)態(tài);斷層傾滑速率約6.5mm/a。若假定斷層傾角為40°，則垂直滑動(dòng)速率約4.2mm/a，近EW向拉張速率5.0mm/a。在布倫口附近，可見公格爾斷層斷錯(cuò)了全新世冰磧堆積和沖洪積扇。

慕士塔格斷層下盤地形高度、變質(zhì)程度以及斷層位移在慕士塔格山以南均快速遞減。該正斷層向南似乎終止于塔什庫(kù)爾干河辛迪斷層附近(圖2，3)，其位移量可能遷移至西傾的塔合曼正斷層或更南部的東傾塔什庫(kù)爾干正斷層上。云母40Ar/39Ar年齡從公格爾山向南穩(wěn)態(tài)減小，至慕士塔格山以南的較大區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定在約8Ma(Robinson et al.，2007)。Robinson等(2007)將此年齡分布特征與這一地區(qū)EW軸向、部分剝露的穹窿作用(早于公格爾拉張系的起始活動(dòng))相關(guān)聯(lián)，并與西側(cè)的Sares和Muskol穹窿的剝蝕作用(Schwab et al.，2004)相關(guān)聯(lián)。沿慕士塔格斷層的最新剝蝕作用是有限的，自7.5～5Ma以來剝露了約9km，剝蝕速率約為1.2～1.8mm/a，近EW拉張速率約為3mm/a。該斷層也是一全新世活動(dòng)斷層(李文巧等，2011)。

1.1.3 塔合曼正斷層

塔合曼正斷層又稱塔合曼盆地東緣斷裂，位于塔合曼盆地的東南緣(圖2，3)，總體走向NNE，北段走向N25°E，南段走向N5°E，長(zhǎng)約19km。斷層陡傾，傾向W—NW，以高角度切割了其下盤的震旦系高變質(zhì)片巖和片麻巖面理，其拉張作用起始于約8～10Ma(Robinson et al.，2007)。斷層兩盤地形高差最大約500m，表明該斷層的垂直位錯(cuò)量至少為500m。Robinson等(2007)認(rèn)為該斷層是公格爾拉張系南段慕士塔格正斷層與塔什庫(kù)爾干正斷層間的轉(zhuǎn)換斷層。該斷層斷錯(cuò)了第四紀(jì)地貌面及相關(guān)堆積物，在地表形成清晰的斷層陡坎，沿?cái)鄬佣嗵幇l(fā)育泉水，是一全新世活動(dòng)斷層(李文巧等，2011)。

1.1.4 塔什庫(kù)爾干斷層

塔什庫(kù)爾干正斷層是塔什庫(kù)爾干盆地的西界斷裂，走向N—NNE，向東陡傾，長(zhǎng)約75km(圖2，3)。斷層下盤為塔什庫(kù)爾干堿性雜巖苦子干和卡日巴生巖體，主要為正長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)花崗巖和黑云母二長(zhǎng)花崗巖，高精度鋯石SHRIMP U-Pb法測(cè)定其侵位年齡為11Ma(羅照華等，2003;柯珊等，2008)。斷層上盤為塔什庫(kù)爾干盆地和塔合曼盆地。在與塔合曼正斷層交會(huì)處以北，該斷層沿塔合曼盆地西南緣的緩坡展布，由數(shù)條不連續(xù)的長(zhǎng)5～10km的斷層陡坎組成，由于斷層泉發(fā)育而形成醒目的線狀綠地。該斷坎向北逐漸消失。

塔什庫(kù)爾干盆地西緣山前可見該斷層斷錯(cuò)不同時(shí)期的第四紀(jì)冰磧堤和冰水堆積物，形成不同高度的斷層陡坎和小型地塹。在庫(kù)孜滾村西南的冰川溝谷中，可見斷層正斷錯(cuò)斷新、老2期冰磧堤，形成坡向NE、走向N20°W的斷層陡坎。老冰磧堤的垂直斷距至少為60m，在老斷層坎上發(fā)育一高1～2m的新鮮斷坎。年輕冰磧堤的垂直斷距約為20m，采自該堤表面花崗巖巨礫的10Be/26Al暴露年齡為(20±3)ka，由此獲得該斷層的垂直滑動(dòng)速率約為1mm/a。

在達(dá)布達(dá)爾冰磧臺(tái)地(花崗巖巨礫的10Be/26Al暴露年齡約為70ka)上，沿喀喇昆侖斷裂(KKF)發(fā)育一走向NNW、坡向東的正斷層陡坎及相關(guān)的小地塹，最大垂直斷錯(cuò)約11.1m，垂直斷錯(cuò)速率約0.16mm/a。在該臺(tái)地上發(fā)育多條與斷層走向近直交的NEE向冰磧堤，這些冰磧堤并未發(fā)生右旋斷錯(cuò)，顯然，此段已不屬于KKF，而可能是塔什庫(kù)爾干正斷層的南段。

1.2 帕米爾構(gòu)造結(jié)西緣的左旋-斜沖和繞垂直軸的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)

NE向Darvaz斷裂是帕米爾與塔吉克盆地前陸沖斷系統(tǒng)的邊界斷裂(圖1;Burtman et al.，1993)。該斷層的運(yùn)動(dòng)學(xué)、滑動(dòng)速率、總位移量至今并未得到較好的限定。Burtman等(1993)根據(jù)可能是全新世的地貌面斷錯(cuò)，認(rèn)為左旋滑動(dòng)速率為10～15mm/a。但Thomas等(1994)認(rèn)為該斷層是逆斷層。塔吉克盆地東部的古地磁研究表明，盆地所在塊體發(fā)生了系統(tǒng)性的繞垂直軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，且向東越接近帕米爾旋轉(zhuǎn)量越大(Burtman et al.，1993;Thomas et al.，1994;Burtman，2000)。Thomas等(1994)根據(jù)該盆地同一地點(diǎn)白堊紀(jì)至前中新世地層古地磁磁偏角的近一致，認(rèn)為該旋轉(zhuǎn)發(fā)生在早中新世或更晚。

1.3 帕米爾構(gòu)造結(jié)東部的右旋-斜沖

帕米爾東部發(fā)育3條主要的走滑斷層，這3條斷層都有可能參與調(diào)節(jié)了帕米爾相對(duì)于塔里木盆地向北約300km的運(yùn)動(dòng)。我們沿向東流穿帕米爾東部、長(zhǎng)約120km的塔什庫(kù)爾干-葉爾羌河，選擇重點(diǎn)地段開展了初步的野外填圖，系統(tǒng)采集了樣品(圖3)，通過構(gòu)造熱年代學(xué)研究(Sobel et al.，2011)，討論帕米爾構(gòu)造結(jié)與塔里木塊體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀況與過程。

1.3.1 喀喇昆侖斷裂(KKF)

最西部的喀喇昆侖斷裂(KKF)，總體走向N45°W，右旋走滑活動(dòng)可能起始于(15±1)Ma(Phillips et al.，2007)或(23 ±1)Ma(Valli et al.，2008)。KKF 使南帕米爾向北運(yùn)動(dòng)了近 300km，并形成了厚約70km的陸殼(Hamburger et al.，1992;Burtman et al.，1993)。斷層北段的右旋走滑量為149～167km，滑動(dòng)速率為6.9～10.8mm/a(Robinson，2009a)，其走滑量向北被帕米爾內(nèi)部的Rushan-Pshart逆斷裂系和Aksu-Murgab斷層系所吸收并終止，并未傳遞到北部的公格爾拉張系和 MPT(Burtman et al.，1993;Strecker et al.，1995;Robinson et al.，2007)。Brown 等(2002)在龍木錯(cuò)-郭扎錯(cuò)斷層以北的Nubra谷地沿KKF未找到第四紀(jì)右旋走滑的證據(jù)。Robinson(2009a，b)通過對(duì)Corona和ASTER影像的解譯認(rèn)為KKF北段自上新世以來已經(jīng)不再活動(dòng)，這可能與左旋走滑的阿爾金斷裂向南擴(kuò)展至龍木錯(cuò)-郭扎錯(cuò)斷層，致使龍木錯(cuò)-郭扎錯(cuò)斷層的左旋走滑斷層在約3Ma開始活動(dòng)(Raterman et al.，2007)有關(guān)。Robinson(2009b)認(rèn)為龍木錯(cuò)-郭扎錯(cuò)左旋走滑作用致使甜水海地塊向西擠入KKF北段或者吸收了南段KKF的右旋走滑作用，從而導(dǎo)致KKF北段停止活動(dòng)、被廢棄。

沿KKF走向向北延伸至紅其拉甫至達(dá)布達(dá)爾鄉(xiāng)一帶，第四紀(jì)階地面、冰磧物及各種冰磧地貌面均未發(fā)生右旋斷錯(cuò)或變形。顯然，KKF的右旋走滑在北帕米爾相對(duì)于塔里木盆地向北的運(yùn)動(dòng)中所起的作用非常有限。

1.3.2 喀拉喀什斷裂

喀拉喀什斷裂，又稱康西瓦斷裂帶，位于喀喇昆侖斷層以東，可能屬1 200km長(zhǎng)的阿爾金斷層系主要的西延部分，是一左旋走滑斷層(Tapponnier et al.，1977;Peltzer et al.，1989)，它構(gòu)成了青藏高原的北邊界(圖1，2)，在地理上是西昆侖山與喀喇昆侖山的分界，在大地構(gòu)造格局上它是歐亞板塊與“古特提斯域”的分界(肖序常等，2004)。阿爾金斷裂系在其南西端分叉為SW走向的龍木錯(cuò)-郭扎錯(cuò)左旋走滑斷裂和NWW走向的喀拉喀什斷裂(Avouac et al.，1993)。龍木錯(cuò)-郭扎錯(cuò)斷裂位移量有限，約25～30km，滑動(dòng)速率約3mm/a(Raterman et al.，2007)，這表明阿爾金斷層大部分的走滑量可能被喀拉喀什斷裂帶所吸收調(diào)節(jié)。

該斷層在地貌上具有明顯的線狀特征，在77.2°～79.1°E一帶基本沿喀拉喀什河谷展布。Ryerson等(1997，1999)通過對(duì)被斷錯(cuò)第四紀(jì)地貌面的暴露年齡測(cè)定，獲得喀拉喀什斷裂帶的左旋走滑速率約為22mm/a。需要指出的是，他們當(dāng)時(shí)采集的是斷錯(cuò)地貌面上富含石英的小礫石而非巨礫，因而獲得的僅是該地貌面的最小暴露年齡(Marc Caffee，2011私人通訊)，即該速率估計(jì)值可能偏大。Lin等(2008)通過衛(wèi)星影像解譯及在康西瓦附近的野外考察，認(rèn)為該斷層是一右旋走滑斷層，右旋走滑速率為8～15mm/a，垂直滑動(dòng)速率約2mm/a。

根據(jù)SHAC和TAHE 2個(gè)GPS觀測(cè)站(兩者相距約180km)的速度資料(圖2)，Shen等(2001)認(rèn)為喀拉喀什斷裂帶的左旋走滑速率和橫跨西昆侖逆斷層帶的縮短速率向西均變大，兩觀測(cè)站之間N50°E方向的縮短速率為(7±2)mm/a，平行喀拉喀什斷裂帶沿N40°W方向的左旋走滑速率達(dá)(11±2)mm/a。然而對(duì)比位于塔合曼正斷層?xùn)|西兩側(cè)的GPS觀測(cè)站TAHE與南側(cè)TAXK的速度資料，兩觀測(cè)站間平行塔合曼正斷層沿約N15°E方向正發(fā)生(6.2±1.6)mm/a的左旋走滑，橫跨斷層沿約N75°W方向正發(fā)生(7.8±1.9)mm/a的縮短作用，這顯然與地質(zhì)觀察事實(shí)不符。此外TAXK和其南部TASH及I088的速度數(shù)據(jù)較一致，因此我們懷疑TAHE觀測(cè)站的數(shù)據(jù)可能存在問題，Shen等(2001)上述推論是不成立的。

顯然，喀拉喀什斷裂帶究竟是左旋還是右旋走滑斷層?向西如何延伸、是否與瓦恰斷裂相連還需進(jìn)一步的研究，但其走向及性質(zhì)均表明該斷層晚新生代不可能調(diào)整區(qū)域大規(guī)模的向北運(yùn)動(dòng)。

1.3.3 喀什-葉城轉(zhuǎn)換帶(KYTS)

位于帕米爾最東部的喀什-葉城轉(zhuǎn)換帶(Kashgar-Yecheng transfer system，KYTS)走向NWW，斷層面陡立，長(zhǎng)約350km(圖1，2，3)。它由4條陡立的近平行的斷層組成，碎屑磷灰石裂變徑跡冷卻年齡為20Ma(Sobel et al.，2011)，表明此時(shí)區(qū)域變形已經(jīng)開始。Cowgill(2010)認(rèn)為該轉(zhuǎn)換帶是分割東帕米爾和西昆侖-塔里木塊體的主要邊界右旋壓扭斷裂帶，吸收調(diào)節(jié)了北帕米爾與西昆侖-塔里木塊體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和北帕米爾MPT與西昆侖的縮短作用，晚新生代以來的累積右旋斷錯(cuò)量約為280km，平均滑動(dòng)速率為11～15mm/a。

構(gòu)造熱年代學(xué)結(jié)果表明(Sobel et al.，2011)，庫(kù)斯拉甫附近的穩(wěn)態(tài)剝蝕速率為0.21～0.29mm/a。由于樣品采自河床附近，河流下切速率應(yīng)該與此剝蝕速率一致，該處峽谷約1 000m深，因此該峽谷的下切至少起始于3.4～4.8Ma，這顯然是一最小估計(jì)。近EW流向的塔什庫(kù)爾干-葉爾羌河現(xiàn)今主干河道幾乎近線狀直切所有構(gòu)造帶，未發(fā)現(xiàn)任何較大規(guī)模的右旋斷錯(cuò)現(xiàn)象，僅在阿爾塔什斷層附近存在一7～14km的右旋拐折(圖3)，這表明其形成時(shí)間可能較晚，從熱年代學(xué)數(shù)據(jù)分析，可能晚于5～6Ma。由此推斷庫(kù)姆塔格和庫(kù)斯拉甫右旋走滑斷層至少在3～5Ma以來已不再活動(dòng)。最東緣的阿爾塔什右旋走滑斷層在過去3～5Ma的右旋滑動(dòng)速率為1.7～5.3mm/a。這表明KYTS的右旋走滑速率由中新世時(shí)期的11～15mm/a至上新世以來明顯減小。

1.3.4 葉城-和田褶皺-逆斷層帶

該帶近EW走向展布于西昆侖山山前(圖1，2)，其根帶可能為向北逆沖的鐵克里克逆斷層，使西昆侖向北逆沖到塔里木盆地之上(Cowgill，2001;Yin et al.，2002)。地表出露的前陸褶皺沖斷帶西寬東窄，區(qū)內(nèi)山前由3～4排褶皺-逆斷裂帶組成，由南而北包括甫沙構(gòu)造、柯克亞背斜、固滿背斜和澤普-克拉克沙依背斜。褶皺沖斷帶厚約12km，組成了塔里木盆地的沉積蓋層。根據(jù)1/10萬構(gòu)造填圖和低溫?zé)崮甏鷮W(xué)研究，整個(gè)新生代和田斷裂的縮短量為100km(Cowgill，2001)。在該帶最西端，阿爾塔什斷層以東是一套巨厚的東傾新生代單斜層，屬塔里木盆地蓋層，其內(nèi)可能發(fā)育了數(shù)條向西逆沖的反沖斷層(曲國(guó)勝等，2007)。

1.4 帕米爾構(gòu)造結(jié)北界的正向弧形逆沖

帕米爾構(gòu)造結(jié)北界為南傾的主帕米爾逆斷層帶、帕米爾前緣褶皺-逆斷層帶及兩者間的烏帕爾背馱盆地(圖1，2)。

1.4.1 主帕米爾逆斷層帶(MPT)

南傾的主帕米爾逆斷層帶(MPT)是帕米爾高原最北的邊界斷層，為帕米爾與阿萊谷地的分界斷裂(圖1)。近EW向展布，由多條向北逆沖的疊瓦狀斷層組成。阿萊谷地現(xiàn)今的最大南北寬度僅約20km。南側(cè)的Trans Alai山脈沿該斷層向北逆沖在北側(cè)的阿萊谷地之上。MPT的活動(dòng)可能起始于漸新世末(Thomas et al.，1994，1996;Sobel et al.，1997)或中始新世(Yin et al.，2002)，其空間展布和演化歷史至今未能很好的限定(圖1)。Coutand等(2002)利用平衡剖面技術(shù)估算出25Ma以來阿萊谷地的縮短速率為0.7～0.8mm/a;由于未考慮該剖面端部基底卷入逆斷層的貢獻(xiàn)，該速率為最小值。

在東經(jīng)72°和73.8°之間，沿該斷裂在帕米爾山前發(fā)育了斷層陡坎及各種斷錯(cuò)地貌(Hamburger et al.，1992;Burtman et al.，1993;Strecker et al.，1995;Pavlis et al.，1997;Arrowsmith et al.，1999;Coutand et al.，2002)。在Syrinadjar河，該斷裂將年齡為距今6 400a的階地面斷錯(cuò)，形成約18m高的斷層陡坎，斷層傾角為27°，其最大傾滑量為40m，全新世傾滑速率約為6mm/a(Arrowsmith et al.，1999)。該斷裂在Minjar河將低階地?cái)噱e(cuò)，形成一高約1.5m的斷層陡坎，這可能是一次地震造成的(Arrowsmith et al.，1999)。顯然，該斷裂是一全新世活動(dòng)斷裂。

沿北緯 38°方向的 GPS 速率剖面(GPS 數(shù)據(jù)據(jù) Yang et al.，2008;Zubovich et al.，2010)e of components of GPS velocity across the eastern Pamir into the Tarim Basin relative to Eurasia.

該斷裂向東進(jìn)入中國(guó)境內(nèi)后可能與瑪爾坎蘇斷裂相接，但其第四紀(jì)活動(dòng)跡象在衛(wèi)星影像上不清楚。在奧依塔克村附近，可見古生代地層沿該斷層逆沖在中生代與新生代地層之上。

1.4.2 帕米爾前緣褶皺-逆斷層帶(PFT)

2 帕米爾構(gòu)造結(jié)及鄰區(qū)的現(xiàn)今構(gòu)造變形

在過去近20年，研究區(qū)已取得了一大批寶貴的GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)(王琪等，2000;牛之俊等，2007;Yang et al.，2008;Zubovich et al.，2010)，其中 Zubovich 等(2010)給出的觀測(cè)數(shù)據(jù)最為翔實(shí)，本文主要采用該數(shù)據(jù)，同時(shí)采用Yang等(2008)的觀測(cè)數(shù)據(jù)作為補(bǔ)充，結(jié)合主要斷裂帶的野外考察資料，獲得了主要斷裂的現(xiàn)今GPS觀測(cè)水平走滑和垂向縮短或拉張速率?？鐢鄬覩PS縮短或拉張速率和走滑速率的估算方法，是將斷層兩側(cè)所選一定范圍內(nèi)(100km)的GPS測(cè)量站速率分別投影到與斷層垂直和水平2個(gè)方向上，在斷層兩側(cè)選定的估算測(cè)量站內(nèi)選擇一盤相對(duì)最大值和另一盤相對(duì)最小值進(jìn)行最大縮短或拉張速率和最大水平滑動(dòng)速率的估算，其誤差是2個(gè)測(cè)量點(diǎn)均方差的平方和再開方求得。

在研究區(qū)，塔里木塊體中部和南部所有GPS觀測(cè)點(diǎn)的速度矢量基本一致(圖2，4)，與穩(wěn)定歐亞板塊間的匯聚速率為(21±1)mm/a，這表明塔里木塊體中、南部作為一剛性塊體整體向NNW方向運(yùn)動(dòng)，內(nèi)部變形較微弱。

帕米爾構(gòu)造結(jié)內(nèi)除個(gè)別觀測(cè)點(diǎn)(QIAE、TAHE、MUJI)外，絕大多數(shù)觀測(cè)點(diǎn)向北的GPS速率分量均較一致(圖2，4)，約為(22±2)mm/a，這表明帕米爾構(gòu)造結(jié)內(nèi)現(xiàn)今近SN向的擠壓縮短作用較弱。位于喀喇昆侖斷層(KKF)以西GPS站點(diǎn)I088的速率為(21.8±1.4)mm/a(N2°W)，位于斷層NNE側(cè)的GPS站點(diǎn)TASH的速率為(22.4±1.0)mm/a(N6°W)，兩者在誤差范圍內(nèi)一致，也說明現(xiàn)今KKF北段已基本不活動(dòng)。

帕米爾構(gòu)造結(jié)內(nèi)現(xiàn)今變形主要以近EW向拉張為主。以公格爾拉張系為界，以西所有GPS觀測(cè)點(diǎn)均有明顯的向西運(yùn)動(dòng)分量，以東的站點(diǎn)則顯示了向東的運(yùn)動(dòng)分量，且EW向拉張速率北部明顯大于南部(圖2，4)。由斷層兩側(cè)MUJI和IKZ4兩個(gè)GPS測(cè)站(相距88km)的數(shù)據(jù)計(jì)算，NWW走向木吉斷層的現(xiàn)今右旋走滑速率為(8.1±0.9)mm/a。由齊姆干附近NNW向昆蓋山南麓正斷層兩側(cè)MUJI和WUPA兩個(gè)GPS測(cè)站(相距98km)的數(shù)據(jù)計(jì)算，該斷層的近EW拉張速率為(7.5±0.8)mm/a。布倫口附近斷層兩側(cè)GAZE和BULU兩測(cè)站(兩者相距約51km)的數(shù)據(jù)計(jì)算，該斷層的現(xiàn)今近EW向拉張速率為(5.1±0.8)mm/a，這與該斷層約7Ma以來的近EW向拉張速率是一致的。

盡管帕米爾構(gòu)造結(jié)現(xiàn)今向北的推擠速率高達(dá)(22±2)mm/a，但它與塔里木塊體間的差異運(yùn)動(dòng)卻很小，與塔里木塊體間的右旋走滑速率不＞1～2mm/a(圖4)，這表明帕米爾高原與塔里木塊體間現(xiàn)今的近SN向擠壓縮短較微弱或處于閉鎖階段?？紤]到喀什-葉城轉(zhuǎn)換帶(KYTS)在過去3～5Ma的右旋滑動(dòng)速率為1.7～5.3mm/a(Sobel et al.，2011)，我們更傾向于前者，即該區(qū)3～5Ma以來的構(gòu)造格局發(fā)生了變化，帕米爾構(gòu)造結(jié)與塔里木塊體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)較小，現(xiàn)今兩者可能已拼接在一起作為一個(gè)整體以(21±1)mm/a的速率向北推擠。其強(qiáng)烈變形的前鋒位于南天山和帕米爾的過渡帶——軸向水系克孜勒蘇河附近，使得在喀什以西帕米爾與南天山間的縮短速率高達(dá)8～10mm/a(Zubovich et al.，2010的AA'剖面)，主要被PFT和南天山前緣的阿圖什-喀什第四紀(jì)褶皺帶所吸收。

由于塔里木塊體以0.7°/Ma的速率順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(Yang et al.，2008)，致使帕米爾東部與塔里木塊體間發(fā)生了近EW向的擠壓縮短，其縮短速率由南向北漸小(圖2，4)。

帕米爾北緣與阿萊谷地間的縮短速率至少為10mm/a，可能高達(dá)15mm/a(Reigber et al.，2001;Zubovich et al.，2010)，其中很大一部分由MPT吸收。但在我國(guó)境內(nèi)，MPT上盤測(cè)站GAZE和北側(cè)PFT上盤測(cè)站W(wǎng)UPA的GPS速度矢量基本一致，這表明MPT的現(xiàn)今活動(dòng)很微弱，變形主要被PFT所吸收(圖2)。

帕米爾及鄰區(qū)的地震活動(dòng)極為強(qiáng)烈，其震源機(jī)制與各活動(dòng)構(gòu)造帶的活動(dòng)性質(zhì)是一致的。其中擠壓型淺源地震主要發(fā)生在帕米爾北界的MPT和PFT上，以近SN向的擠壓為主。該帶曾于1974年8月11日發(fā)生了瑪爾坎蘇7.3級(jí)地震，震中區(qū)未發(fā)現(xiàn)任何地表斷層(Jackson et al.，1979)，其震源較復(fù)雜，對(duì)于其主震震源參數(shù)和發(fā)震斷層爭(zhēng)議較大，可能是一盲斷層型地震。1985年8月23日的烏恰MS7.1地震則發(fā)生在明堯勒背斜南翼斷層上，形成了長(zhǎng)約15km的地震地表破裂帶(馮先岳，1997;肖偉鵬等，2011)。走滑或壓扭型地震主要發(fā)生在構(gòu)造結(jié)西界的Darvaz斷裂和東界的喀喇昆侖斷裂、喀拉喀什斷裂和喀什-葉城轉(zhuǎn)換帶上。震源機(jī)制解的P軸方向沿帕米爾構(gòu)造結(jié)前緣發(fā)生了系統(tǒng)性的變化，由東經(jīng)74°以西的NW-SE向，轉(zhuǎn)為以東的NNE-SSW向(Strecker et al.，1995圖版1)。近EW向拉張型淺源地震則發(fā)生在卡拉庫(kù)爾地塹南西部和公格爾拉張系。1895年7月5日的塔什庫(kù)爾干7級(jí)地震使得慕士塔格正斷層南段的部分和整個(gè)塔合曼正斷層發(fā)生破裂，形成了長(zhǎng)約27km的地震地表破裂帶(馮先岳，1997;李文巧等，2011)。此外，1896年3月4日在塔什庫(kù)爾干山區(qū)發(fā)生的7級(jí)地震(謝毓壽主編，1987)可能使得慕士塔格正斷層的中段發(fā)生破裂，沿該段多處可見現(xiàn)代溝床、現(xiàn)代冰磧堤被斷錯(cuò)，形成20余km長(zhǎng)的地震地表破裂帶。

3 問題與討論

3.1 帕米爾構(gòu)造結(jié)弧形構(gòu)造及內(nèi)部拉張作用的成因

關(guān)于晚新生代帕米爾弧形構(gòu)造及內(nèi)部EW向拉張作用的成因目前尚存爭(zhēng)議，歸納起來有如下5種模型(圖5):

2018年11月26日，機(jī)電一體化專家博澤中國(guó)太倉(cāng)新基地舉行了開業(yè)慶典儀式。多名博澤集團(tuán)和中國(guó)區(qū)領(lǐng)導(dǎo)層、太倉(cāng)市政府領(lǐng)導(dǎo)和業(yè)界人士共同出席了此次活動(dòng)。

(1)喀喇昆侖右旋走滑斷裂帶向北的擴(kuò)展作用(圖5a)。Peltzer等(1989)認(rèn)為由于喀喇昆侖斷裂(KKF)的大規(guī)模右旋走滑，將應(yīng)變轉(zhuǎn)移至KKF端部的近EW向逆斷層上而形成帕米爾弧。隨著KKF向北的持續(xù)擴(kuò)展，在其北端的拉張彎曲階區(qū)由于剪切拉張作用而形成公格爾拉張系(Ratschbacher et al.，1994;Murphy et al.，2000)和卡拉庫(kù)爾地塹(Strecker et al.，1995)。根據(jù)該模型推測(cè)，拉張作用起始于KKF北端即公格爾拉張系南部并逐漸向北擴(kuò)展，拉張量在拉張系南部最大，向北漸小。這只能部分解釋公格爾拉張系最南端塔什庫(kù)爾干盆地的形成機(jī)制，但難以解釋北部盆地的成因。此外，KKF北段的右旋走滑量?jī)H為149～167km(Robinson，2009a)，僅靠KKF的右旋走滑難以形成整個(gè)帕米爾弧。張家聲等(2005)則特別強(qiáng)調(diào)了帕米爾西南部深達(dá)巖石圈地幔的Chaman轉(zhuǎn)換斷層的作用，由于其左旋走滑，及東部喀喇昆侖斷層的右旋走滑，導(dǎo)致了歐亞大陸向南的深俯沖作用。

(2)徑向逆沖作用(radial thrusting，圖5b)。根據(jù)帕米爾北緣斷層的逆沖方向沿帕米爾弧呈發(fā)散狀，從帕米爾西北部向NW的逆沖至阿萊谷地向N或NNW逆沖，向東至帕米爾東北部向NE的逆沖，Strecker等(1995)提出了沿主帕米爾逆斷層的徑向逆沖模型，徑向逆沖作用也可以導(dǎo)致高原內(nèi)部的EW向拉張作用。根據(jù)該模型推測(cè)，拉張作用起始于拉張系北部逐漸向南擴(kuò)展，拉張量在拉張系北部最大，向南漸小。這較好地解釋了公格爾拉張系北部木吉、布倫口等盆地的成因及現(xiàn)今變形特征，以及塔吉克盆地達(dá)數(shù)十度的繞垂直軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(Thomas et al.，1994;Thomas et al.，1996)，但無法解釋帕米爾東緣喀什-葉城轉(zhuǎn)換帶的大規(guī)模右旋走滑作用以及為何在烏恰、英吉沙和阿爾塔什等地白堊紀(jì)和新生代地層的古地磁研究未發(fā)現(xiàn)繞垂直軸的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(Chen et al.，1992;Rumelhart et al.，1999;Yin et al.，2000;Cowgill，2010)。

(3)弧形造山彎曲作用(oroclinal bending，圖5c)。根據(jù)沿帕米爾弧SN向軸線8～10Ma同時(shí)發(fā)生的沿外弧的EW向拉張和內(nèi)弧(Nanga Parbat構(gòu)造結(jié))的EW向擠壓作用，Yin等(2001)提出了如圖5c所示的帕米爾構(gòu)造結(jié)弧形造山彎曲作用模型(Robinson et al.，2004)。盡管與徑向逆沖模型的變形機(jī)制不同，但其所推測(cè)的帕米爾內(nèi)部拉張作用的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征是一樣的。

(4)同造山拉張作用(Synorogenic extension，圖5d)。由Brunel等(1994)提出。由于主帕米爾逆斷層(MPT)的持續(xù)逆沖，致使地殼尺度逆沖斷坡上的公格爾山和慕士塔格山片麻巖穹窿的不斷生長(zhǎng)，東帕米爾被抬升至一定高度而發(fā)生垮塌作用。根據(jù)該模型推測(cè)，拉張起始時(shí)間和拉張量在公格爾拉張系中部的公格爾山和幕士塔格山片麻巖穹窿最早和最大;向公格爾拉張系南北兩端漸晚和漸小。這較好地解釋了為何公格爾山的東西拉張量最大，但卻無法解釋為何公格爾山拉張系的東西拉張量總體由北向南減小。

圖5 帕米爾構(gòu)造結(jié)弧形構(gòu)造及內(nèi)部EW向拉張作用的幾種可能模式(據(jù) Robinson et al.，2004 和 Cowgill，2010 改繪)Fig.5 Models for late Cenozoic deformation within the Pamir salient.

(5)徑向逆沖與右旋走滑作用(圖5e)。Cowgill(2010)認(rèn)為帕米爾構(gòu)造結(jié)西緣和東緣的變形機(jī)制截然不同，西緣以向NW方向的徑向逆沖(Strecker et al.，1995)作用為主，并伴有達(dá)數(shù)十度的繞垂直軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(Burtman et al.，1993;Thomas et al.，1994;Thomas et al.，1996;Burtman，2000);東緣則以喀什-葉城轉(zhuǎn)換帶的右旋走滑作用為主，不存在徑向逆沖作用和繞垂直軸的塊體旋轉(zhuǎn)作用。但該模型無法解釋帕米爾高原內(nèi)部的EW向拉張作用。

3.2 帕米爾構(gòu)造結(jié)晚新生代構(gòu)造變形的時(shí)間及時(shí)空分布

上述幾種模型僅部分解釋了不同時(shí)期帕米爾構(gòu)造結(jié)晚新生代構(gòu)造變形的特征。實(shí)際上帕米爾構(gòu)造結(jié)晚新生代構(gòu)造變形的方式、空間分布和機(jī)制是隨時(shí)間變化的。綜合已有資料，帕米爾構(gòu)造結(jié)的構(gòu)造變形可分為以下幾個(gè)階段:

在古新世—始新世，帕米爾弧形成之前，Paropamisus(興都庫(kù)什)-北帕米爾-西昆侖塊體是一條走向EW、近線性的構(gòu)造帶，位于連通的塔吉克-塔里木盆地南緣(Burtman et al.，1993;Cowgill et al.，2003;Cowgill，2010)。該塊體南緣即現(xiàn)今的 Herat、Akbaytal、喀拉喀什斷裂(Cowgill et al.，2003)。當(dāng)時(shí)的中帕米爾南北寬度比其現(xiàn)今寬度大數(shù)百km(Cowgill et al.，2003)。

在漸新世末—中新世初(25～20Ma)，帕米爾西緣的Chaman左旋走滑斷層和東緣的喀拉昆侖斷層開始活動(dòng)，導(dǎo)致Rushan-Pshart縫合帶兩側(cè)中、南帕米爾發(fā)生強(qiáng)烈縮短(Robinson，2009b;Cowgill，2010)。北帕米爾相對(duì)于 Paropamisus和西昆侖造山帶向北運(yùn)動(dòng)了150km(Cowgill，2010)。這一運(yùn)動(dòng)在中部被塔吉克-塔里木盆地沿MPT或其它構(gòu)造向南的陸內(nèi)俯沖作用吸收(Hamburger et al.，1992;Burtman et al.，1993);在西部，帕米爾向NW方向徑向逆沖在塔吉克盆地之上并伴隨著塊體繞垂直軸的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(圖 5c，Thomas et al.，1994;Thomas et al.，1996);在東部壓扭性的喀什-葉城轉(zhuǎn)換帶(KYTS)開始右旋走滑運(yùn)動(dòng)(圖5e，Sobel et al.，1997;Yin et al.，2002;Cowgill，2010;Sobel et al.，2011)。

隨著KYTS的持續(xù)右旋走滑運(yùn)動(dòng)(走滑速率為11～15mm/a(Cowgill，2010))，帕米爾構(gòu)造結(jié)相對(duì)于塔里木塊體向北推擠楔入，帕米爾前緣相對(duì)于東側(cè)的鐵克里克逆斷層向北運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為沿MPT的縮短作用和歐亞大陸向帕米爾之下的俯沖。中、下地殼沿著東帕米爾剪切帶向北俯沖并伴隨著地殼加厚和進(jìn)變質(zhì)作用，持續(xù)的地殼加厚和加熱導(dǎo)致中、下地殼脫水熔融形成花崗質(zhì)熔體(Robinson et al.，2007)，卡拉庫(kù)爾地塹、Sares和Muzkol穹窿所在的中、東帕米爾高原發(fā)生區(qū)域性抬升和快速剝露(Schmalholz，2004;Amidon et al.，2010)。

至中新世中期(10～12Ma?)，帕米爾向北推覆的最前(北)緣(烏魯克恰提附近)與南天山開始發(fā)生碰撞，其向北運(yùn)動(dòng)受阻，較厚而輕的天山地殼開始參與向下俯沖。這就像在俯沖系統(tǒng)中的一個(gè)剎車裝置，延滯了歐亞大陸向南的持續(xù)俯沖。正在向下俯沖的較大密度的板條無法立即停下，而是可能發(fā)生拉張，引起局部收縮，俯沖板條傾角可能變得更陡。

在持續(xù)的SN向擠壓作用下，弱化的中、下地殼繼續(xù)上涌形成Sares-Murgab中帕米爾片麻巖穹窿(Robinson et al.，2007)。塔什庫(kù)爾干堿性雜巖在約11Ma開始侵位，該巖漿來源的深度至少＞50km，說明帕米爾構(gòu)造結(jié)地區(qū)在11Ma前下地殼已加厚，厚度＞50km(柯珊等，2008)。該區(qū)除塔什庫(kù)爾干雜巖外，其西北部塔吉克斯坦境內(nèi)的Dunkeldik山谷也發(fā)育一系列11Ma的堿性鉀質(zhì)噴出-淺成雜巖(Ducea et al.，2003)。這表明在中新世中期(11Ma)，帕米爾構(gòu)造結(jié)巖漿活動(dòng)廣泛而強(qiáng)烈，既有殼源巖漿又有幔源巖漿活動(dòng)，堿性巖漿的侵位又導(dǎo)致了地殼的升溫和部分熔融，從而使整個(gè)巖石圈處于力學(xué)性質(zhì)減弱的狀態(tài)，加速了帕米爾構(gòu)造結(jié)的形成(羅照華等，2003)。南部Nanga Parbat構(gòu)造結(jié)開始發(fā)生弧形變曲，導(dǎo)致EW向擠壓(圖5c)，并伴隨著廣泛的地殼熔融(Yin et al.，2001)。

至7～8Ma，PFT西段可能開始活動(dòng)，帕米爾構(gòu)造結(jié)東北部可能開始發(fā)生徑向逆沖，KYTS的右旋走滑作用可能開始減弱。帕米爾構(gòu)造結(jié)向北楔入受南天山阻擋已具有較高的地形，形成帕米爾高原的雛形，公格爾拉張系北部開始EW向拉張，并向南擴(kuò)展(Robinson et al.，2004，2007)。

至3～5Ma，研究區(qū)構(gòu)造格局發(fā)生了變化。龍木錯(cuò)-郭扎錯(cuò)左旋走滑斷層在約3Ma開始活動(dòng)(Raterman et al.，2007)，導(dǎo)致KKF北段停止活動(dòng)、被廢棄。KYTS的右旋走滑速率由早期的11 ～15mm/a明顯減小至1.7 ～5.3mm/a(Sobel et al.，2011)，中國(guó)境內(nèi)MPT 活動(dòng)減弱，帕米爾構(gòu)造結(jié)與塔里木塊體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)明顯減弱，兩者可能已拼接在一起作為一個(gè)整體以(21±1)mm/a的速率向北推擠，變形前鋒向北遷移至克孜勒蘇河一線的PFT以及南天山南緣?？κ睬瓣懪璧啬喜堪D什-喀什褶皺帶約4Ma以來的強(qiáng)烈活動(dòng)(陳杰等，2007;Heermance et al.，2008;李濤等，2011)證實(shí)了這一點(diǎn)。這一時(shí)期帕米爾構(gòu)造結(jié)東北部的構(gòu)造變形可能以徑向逆沖為主，帕米爾內(nèi)部公格爾拉張系繼續(xù)EW向拉張，拉張量和速率由北向南減小。同時(shí)由于塔里木塊體以0.7°/Ma的速率順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，致使帕米爾東部與塔里木塊體間發(fā)生了近EW向的擠壓縮短，其縮短速率由南向北漸小。帕米爾構(gòu)造結(jié)及鄰區(qū)晚第四紀(jì)及現(xiàn)今的活動(dòng)變形主要集中在公格爾拉張系、PFT及南天山南緣的阿圖什-喀什褶皺帶上并控制了7級(jí)以上強(qiáng)震的發(fā)生。

致謝 E.Sobel、A.Robinson、L.Schoenbohm、L.Owen 和黃明達(dá)等參加了部分野外工作，感謝評(píng)閱人的建議。

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LATE CENOZOIC AND PRESENT TECTONIC DEFORMATION IN THE PAMIR SALIENT，NORTHWESTERN CHINA

CHEN Jie LI Tao LI Wen-qiao YUAN Zhao-de
(State Key Laboratory of Earthquake Dynamics，Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing 100029，China)

The northern margin of the Pamir salient indented northward by ～300km during the late Cenozoic，however，the spatiotemporal evolution of this process is still poorly constrained.Regional deformation within the Pamir salient is asymmetric.Previous work has shown that deformation along the western flank of the Pamir was accommodated by northwest-directed radial thrusting and associated anticlockwise vertical axis rotation of the Pamir over the eastern margin of the Tajik Basin，along with a component of left-slip faulting along the Darvaz Fault.In contrast，subduction of the Tajik-Tarim Basin beneath the Pamir along the MPT was absorbed along the eastern margin of the salient by dextral-slip along the Kashgar-Yecheng transfer system，accompanied with Oligocene-Miocene northward underthrusting，thickening and widespread melting of the middle and lower crust beneath the Pamir，eventually led to east-west extension along the Kongur Shan extensional system at ～7 ～8Ma.The slip rate of the KYTS decreased substantially from 11 ～15mm/a to 1.7 ～5.3mm/a since at least 3 ～5Ma，termination of slip along the northern segment of the Karakorum Fault occurred almost at the same time.Late Quaternary and present active deformation in the Pamir is dominated by eastwest extension along the Kongur Shan extensional system and north-south contraction along the PFT and the Atux-Kashi fold belts in the southern margin of Tianshan.

Pamir salient，late Cenozoic deformation，east-west extension，radial thrusting，oroclinal bending

P315.2

A

0253-4967(2011)02-0241-19

10.3969/j.issn.0253-4967.2011.02.001

2011-06-20收稿，2011-06-25改回。

科技部國(guó)際科技合作計(jì)劃項(xiàng)目(2008DFA20860)、地震動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研究課題(LED2010A04)和我國(guó)地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)活動(dòng)斷層地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)項(xiàng)目資助。

陳杰，男，1966年生，1995年于國(guó)家地震局地質(zhì)研究所獲構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè)博士學(xué)位，研究員，現(xiàn)主要從事新構(gòu)造、活動(dòng)構(gòu)造與年代學(xué)研究，電話010-62009093，E-mail:chenjie@ies.ac.cn。