巴塔哥尼亚断裂前陆的转压变形与地块旋转：多学科研究方法与未来展望

《Journal of South American Earth Sciences》：Transpressional deformation and block rotation in the Patagonian Broken Foreland: multidisciplinary approach and future perspectives

　　Patagonian Broken Foreland (PBF)的三个Neogene盆地通过结构分析、古地磁数据和数字露头模型，揭示广泛分布式变形与顺时针块体旋转，显示逆冲压性体制下应变分配的动态变化。

　　

Micaela García | Joaquín Bucher | Rodrigo Feo | Manuel López | Florencia Milanese | Magdalena Tettamanti | Leandro D’Elia | Andrés Bilmes | Juan R. Franzese

阿根廷拉普拉塔国立大学地质研究中心–CONICET，拉普拉塔

摘要

巴塔哥尼亚断裂前陆（Patagonian Broken Foreland，PBF）由孤立的、以断层为边界的新生代盆地组成，这些盆地展现出复杂的内部变形模式。尽管先前的研究强调了沿盆地边界的逆冲断层作用，但走滑变形和盆地内部应变分配的作用仍不明确。通过结合结构分析、古地磁数据和数字露头模型分析的多学科方法，本研究对三个关键的PBF盆地进行了研究：Paso del Sapo、Piedra del águila和Collón Cura。研究结果表明，这些盆地普遍存在由内部斜向断层控制的顺时针方向垂直轴块体旋转现象，并受到基底构造的影响。在Paso del Sapo盆地，这种旋转主要发生在内部块体中，并逐渐向盆地边界方向过渡；Piedra del águila盆地记录了与地层角度关系和内部结构倾斜相关的局部块体旋转；Collón Cura盆地则显示了持续存在的断层边界块体旋转，这种旋转一直持续到约1000万年前。块体旋转的程度在岩层向上逐渐减小，表明该地区经历了渐进的变形过程。运动学数据揭示了同时发生的走滑和逆冲断层作用，导致盆地内部的应变分配存在空间差异。这些发现强调了多学科方法在全面描述前陆变形（包括常被忽视的走滑成分）方面的价值。

章节摘录

引言

北部巴塔哥尼亚地区由多个新生代盆地组成，这些盆地被孤立的断块山脉所环绕，形成了一个结构复杂的区域（Folguera & Ramos, 2011; Bilmes et al., 2013; Gianni et al., 2015; Ramos et al., 2015; Echaurren et al., 2016; Franzese et al., 2018）。这种地质构造被称为巴塔哥尼亚断裂前陆（PBF），其特征是一系列由逆冲断层系统界定的新生代沉积中心（图1；Bilmes et al., 2013）。

区域构造框架与地层

巴塔哥尼亚断裂前陆（PBF）是一个破碎且分隔的前陆盆地系统，其特征是基底块体的抬升以及山间新生代盆地的存在（Bilmes et al., 2013）。该地区在过去约1亿年中受到Farallon-Nazca板块与南美板块长期汇聚的影响，形成了复杂的构造历史，其中经历了两次主要的压缩变形事件。

方法论

本研究结合了新获取的数据和之前发表的研究成果，为巴塔哥尼亚断裂前陆的新生代变形提供了精细的结构和运动学框架。之前发表的数据（例如Bucher et al., 2019a和b; D’Elia et al., 2021; López et al., 2023; García et al., 2024）在本研究中被重新解读，重点关注其空间和运动学关系而非最初的描述内容。这些新数据被用于进一步分析。

Paso del Sapo盆地

Paso del Sapo盆地（面积约750平方公里；图3）是一个呈NW-SE方向的延伸沉积中心，其形成是由于安第斯山脉变形期间原有断层的逆冲作用（Bucher et al., 2019a和b）。该盆地东北侧以Río Chubut Medio断层为边界，西南侧以San Martín断层为边界；一条NE向的斜向逆冲断层定义了其南部边缘，并影响了古近纪火山岩的分布。盆地内部被划分为多个由断层界定的独立块体。

变形模式的整合与解释

Paso del Sapo、Piedra del águila和Collón Cura盆地具有相似的结构特征，这些特征主要受安第斯山脉变形期间原有断层的重新激活和逆冲作用控制。尽管这三个盆地的边界由不同的前新生代断层界定，但其内部断层几何形态和运动学数据均表明它们处于一个压缩应力场中，表现为W-E至SW-NE方向的缩短，这种变形影响了基底和新生代盖层。在某些情况下...

结论

本研究整合了结构、古地磁和地层数据，评估了巴塔哥尼亚断裂前陆三个中新世盆地的内部变形情况：Paso del Sapo、Piedra del águila和Collón Cura盆地。研究结果表明，变形现象普遍存在于整个盆地内部，表现为系统的顺时针方向垂直轴块体旋转以及沿主要盆地边界断层的应变释放，而不仅仅局限于这些断层附近。

CRediT作者贡献声明

Juan R. Franzese： 数据验证、监督、资金筹集。 Andrés Bilmes： 初稿撰写、监督、概念构思。 Leandro D’Elia： 初稿撰写、监督、资金筹集、概念构思。 Magdalena Tettamanti： 初稿撰写、方法论研究、数据分析。 Florencia Milanese： 初稿撰写、方法论研究、概念构思。 Manuel López： 初稿撰写、方法论研究、数据分析、概念构思。 Rodrigo Feo： 初稿撰写...

未引用参考文献

Adriasola and Stockhert, 2008; Allmendinger et al., 2012; D'Elia et al., 2020; Mosquera et al., 2006; Nullo, 1979; Roquer et al., 2023; Rosenau et al., 2006.

资助信息

本研究得到了阿根廷国家科学技术研究委员会（CONICET，项目编号PICT 2016-0023、PICT 2021-0482）以及拉普拉塔国立大学（UNLP，项目编号N799）的资助。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究结果的财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢David Hodgetts提供的VRGS学术许可。同时，我们也感谢编辑和匿名审稿人的建设性意见与建议，这些意见显著提高了手稿的质量和清晰度。此外，我们还要感谢研究区域的当地居民在野外工作期间给予的热情款待与支持。