弧弧碰撞是汇聚板块边界侧向增生的主要方式之一，其碰撞拼贴的动力学过程与机制吸引了学术界的广泛关注。日本中部本州弧(Honshu arc)和伊豆小笠原弧(Izu-Bonin arc)之间的斜向碰撞以及东南亚马鲁古海地区桑义赫弧(Sangihe Arc)与哈马黑拉弧(Halmahera Arc)之间的正向碰撞是弧弧碰撞的典型代表，但这些现今的弧弧碰撞带主要出露浅部地壳岩石组合，记录了弧弧碰撞过程中浅表沉积和变形响应方面的信息，而中下地壳岩石在这些现今弧弧碰撞带中往往未能得以广泛剥露，制约了我们对于弧弧碰撞过程中不同地壳层次岩石变形响应机制的认知。中亚造山带是显生宙以来最大的增生型造山带，涉及到一系列岩浆弧体系的碰撞拼贴，并在中新生代发生了广泛的隆升剥失，出露了大量中下地壳层次岩石，使其成为研究弧弧碰撞拼贴过程中深部地壳变形与热响应机制的天然实验室。

额尔齐斯构造带是中亚造山带中一条十分重要的古缝合带，代表着阿尔泰大陆边缘弧与东西准噶尔洋内弧体系的缝合边界，是认知弧弧碰撞拼贴过程的理想窗口。长期以来，围绕额尔齐斯构造带东段的韧性变形构造开展了广泛研究，限定了阿尔泰与东准噶尔碰撞拼贴的时限及动力学过程；但由于额尔齐斯构造带西段被中新生代沉积物广泛覆盖，制约了阿尔泰与西准噶尔缝合位置、时限及动力学过程方面的研究。鉴于此，国科大博士生、来自中国科学院广州地球化学研究所的胡万万同学与广州地化所李鹏飞研究员及其合作者，围绕额尔齐斯构造带西段布尔津地区的零星古生代岩石露头，开展了变形构造解析为基础的大地构造重建工作，揭示了额尔齐斯构造带西段缝合的位置、时限及其动力学过程。

研究人员基于详细的野外工作，在额尔齐斯构造带西段的布尔津地区，沿着泥盆纪布尔津组与石炭纪那林卡拉组/恰其海组/卡拉岗组的边界处识别出~WNW–ESE向脆性左行走滑断裂，该断层两侧沉积地层碎屑锆石年龄谱与Hf同位素存在明显差异，并分别对应于阿尔泰与西准噶尔北部的碎屑锆石年龄谱与Hf同位素特征，因而指示该~WNW–ESE向脆性左行走滑断层为额尔齐斯缝合带的延伸部分。此外，阿尔泰造山带南部和西准噶尔地体北部，发育一期NW-SE向褶皱构造，其形成于石炭纪末期至二叠纪，为阿尔泰造山带与西准噶尔地体初始正向碰撞拼贴的产物（图1）。而左行脆性走滑构造切割了北西-南东向褶皱构造，指示阿尔泰造山带与西准噶尔地体在二叠纪以斜向汇聚为特征（图1）。

对比额尔齐斯构造带东西两段的变形变质特征，发现其沿着走向存在显著差异。沿着该构造带，阿尔泰造山带南缘岩石变质程度从西段的布尔津地区向着东段的富蕴-青河地区逐渐增强，指示额尔齐斯构造带从西向东代表着一个倾斜的弧弧碰撞带，其东西两段分别为中下地壳和上地壳变形变质的产物。值得注意的是，在额尔齐斯构造带东段的富蕴-青河地区，产出一期早二叠世近水平面理和平行于造山带拉伸线理(原始方向)，指示着中下地壳平行造山带的物质流动，其可能与早期碰撞地壳加厚后的垮塌有关，而该期变形在目前暴露的中上地壳层次岩石中（布尔津地区）缺少记录。综合来看，阿尔泰造山带与东/西准噶尔地体的碰撞拼贴经历了地壳加厚、平行造山带伸展及转换压缩三个阶段的演化过程（图2），但平行造山带伸展的变形构造目前主要保存在额尔齐斯构造带东段的中下地壳岩石中。

该项工作重建了阿尔泰造山带与东/西准噶尔地体碰撞拼贴的4D动力学演化过程，揭示了弧弧碰撞拼贴过程中地壳分层差异变形及其耦合机制，丰富了增生造山环境下块体碰撞拼贴与变形响应方面的认知。该项成果近期发表在国际构造地质学期刊《Tectonics》。

论文信息：Wanwan Hu(胡万万), Pengfei Li *(李鹏飞), Chao Yuan(袁超), Min Sun(孙敏), Yingde Jiang(蒋映德), Keda Cai(蔡克大), Chao Zhang(张超), 2023. Structural and geochronological constraints on the collision between the Chinese Altai and the West Junggar in Central Asia: implication for deformation response and geodynamic evolution of arc-arc collision in 4D. Tectonics, 42, e2023TC007770.

论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023TC007770

图1 阿尔泰造山带与西准噶尔地体碰撞拼贴演化模式图。（a）阶段1：晚石炭世-早二叠世，阿尔泰造山带与西准噶尔地体沿额尔齐斯构造带正向碰撞，在缝合带两侧产出NW-SE向褶皱构造（b-c）；（d）阶段2：早-中二叠世，阿尔泰造山带与西准噶尔地体斜向汇聚，沿额尔齐斯断层左行走滑，产出擦痕、阶步等脆性走滑构造（e-f）。

图2 阿尔泰造山带与东西准噶尔地体石炭纪末期至二叠纪碰撞拼贴4D演化图。（a）阿尔泰与东/西准噶尔初始正向碰撞，导致地壳加厚；（b）阿尔泰与东/西准噶尔汇聚过程中短期平行造山带伸展变形，在深地壳层次发育近水平面理构造与平行造山带拉伸线理构造，而在浅部构造层次推测曾发育了裂谷构造;（c）阿尔泰与东/西准噶尔斜向汇聚，沿着额尔齐斯构造带发生大规模左行走滑，其相关的压缩分量导致了深部地壳沿着额尔齐斯构造带不均匀抬升剥露。注：额尔齐斯断层在布尔津地区走向~WNW-ESE，而在富蕴地区走向~NW-SE，二者斜向汇聚角度不同（前者低角度，而后者高角度斜向汇聚），对应不同的压缩分量。