尽管板内变形现象显著，但传统的板块运动模型仍遵循经典的刚性板块构造理念，以致于低估甚至忽略了板块变形的作用。约束良好的板块变形模型可以为揭示沉积盆地的形成、板块的俯冲历史以及板块之间的耦合作用提供重要依据。然而由于缺乏全面的约束条件和有效的表达方法，建立盆地运动学与变形的定量重建模型仍然具有挑战性。渤海湾盆地的形成是华北克拉通破坏的重要表现，它记录了新生代东亚地区的变形和运动史。尽管前人对渤海湾盆地的形成提出过多种解释，但很少建立定量盆地重建模型用于检验和完善前人的观点。
针对上述科学问题，我校地球科学与资源学院研究生朱银冰在“岩石圈构造”求真研究群体刘少峰教授指导下，通过整合平衡剖面数据、构造数据、地层数据以及沉积年龄数据作为约束条件，利用ArcGIS和GPlates软件对渤海湾盆地形成过程进行了定量重建，并取得以下新认识：
1、根据重建的变形场和速度场演化，渤海湾盆地的形成历史可分为六个时期和三个主要阶段（图1）：古新世-早始新世伸展起始阶段（65-42 Ma），中始新世-早渐新世（42-32.8 Ma）伸展高潮阶段和？？渐新世至今（32.8-0 Ma）的后伸展沉降阶段。
2、重建模型量化了盆地运动学和变形历史。重建结果支持渤海湾盆地的走滑和伸展复合作用成因，并将渤海湾盆地确定为复合的伸展-张扭盆地类型。兰聊断裂带西侧盆地在太行山山前断裂控制下以北西-南东向伸展为主，东侧盆地则受兰聊断裂带和郯庐断裂带控制，在斜向走滑作用下发生张扭运动为主。
3、结合渤海湾盆地的重建和前人对西太平洋板块运动的研究成果分析，渤海湾盆地的形成过程在时间和空间上得到了有效的定量约束。研究认为在盆地形成过程中，太平洋板块俯冲方向的逆时针旋转导致了渤海湾盆地伸展速度方向顺时针旋转，从南东向转换至南向（图2）。这意味着太平洋板块和东亚板块在太平洋板块重组过程中相互耦合。
渤海湾盆地形成与东亚地区其他新生代盆地演化具有很好的对应关系。渤海湾盆地的定量变形重建为这类盆地的重建研究提供了方法参考和良好的约束，并为后续东亚地区的变形重建和动力学研究提供了定量数据和基础。
图1. 渤海湾盆地变形和运动场的模拟结果
图2. 渤海湾盆地伸展速度方向与太平洋板块运动方向之间的联系（其中数字表示每个方向变化的年龄/Ma）
上述研究成果发表在地质学国际权威刊物《Basin Research》上：Zhu YB, Liu SF*, Zhang B, Gurnis M, Ma PF. Reconstruction of the Cenozoic deformation of the Bohai Bay Basin, North China. Basin Res. 2021; 33: 364–381. [IF 2020=4.308]
发表于 2021-7-13 08:27:40
