红河断裂带全长超过1000公里,由青藏高原东南缘延伸至南海,是藏东南地区最重要的大型断裂之一。该断裂曾经历构造反转,但反转时间和机制仍存在争议。研究薄弱的大理正断系(又称滇西北断陷带)位于红河断裂尾端,提供了一个良好的窗口揭示其构造反转时限(图1)。此外,大理断裂系还横切了金沙江发夹形河段,其对金沙江流域地貌演化的影响仍然未知。

图1 研究区地质简图
针对上述科学问题,我院刘静教授课题组与国内外高校合作,聚焦大理断裂系的两个主要分支(大具—丽江断裂和程海断裂),采用锆石裂变径迹(ZFT)和磷灰石(U-Th)/He(AHe)低温热年代学方法,结合热历史模拟、支流河道纵剖面分析和野外观测,系统揭示了大理断裂系的构造演化时序及其地貌响应。
研究结果表明,大具—丽江断裂和程海断裂下盘分别在11-8 Ma和9-8 Ma发生快速剥蚀,标志着正断活动的开始(图2)。大具-丽江断裂自约11-8 Ma的正断活动合理地解释了虎跳峡与长江第一弯之间河流下切的时空变化,这种侵蚀演化的时空模式受到断层下盘抬升导致的挠曲变形的控制(图3)。此外,程海断裂两侧的支流河道纵剖面分析和地貌特征的显著差异,进一步证实了正断活动对金沙江差异下切侵蚀的影响。

图2 大具-丽江断层和程海断层下盘低温热年代学年龄-高程关系和热历史模拟

图3 大具-丽江断裂晚中新世正断活动控制长江第一弯和虎跳峡地区的差异下切侵蚀
综合区域已发表数据,揭示出滇西北地区在渐新世至早/中中新世以近东西向压扭变形为主,至晚中新世(~11-7 Ma)发生构造反转,转为近东西向伸展(图4)。大理断裂系的伸展变形不仅控制了金沙江流域地貌演化,更直接影响了以苍山洱海为代表的典型的滇西北盆岭地貌。此外,大理断裂系的晚中新世伸展变形进一步证实了川滇地体断裂体系中-晚中新世构造重组。

图4 大理断裂系晚中新世构造反转
相关成果以“Late Miocene extension of the Dali fault system in Southeast Tibet: Coupled tectonic inversion and landscape evolution”为题,发表在国际著名地学期刊《GSA Bulletin》。论文第一作者为天津大学地科院2024级博士生沈续文,通讯作者为刘静教授,合作者包括国家自然灾害防治研究院沈晓明研究员、中国地质大学(武汉)曹凯教授、法国里昂第一大学Philippe Hervé Leloup教授等。
论文信息:
Shen, X., Liu-Zeng, J.*, Shen, X., Cao, K., Leloup, P. H., Qin, K., Xing, Y., Li, J., Zeng, X., Wang, H. Late Miocene extension of the Dali fault system in Southeast Tibet: Coupled tectonic inversion and landscape evolution. Geological Society of America Bulletin, 2025. https://doi.org/10.1130/B38058.1