在板塊構(gòu)造理論中，剛性巖石圈相互作用，通常在板塊邊界附近發(fā)生造山運動。近年來研究發(fā)現(xiàn)，板塊間匯聚力可以向大陸內(nèi)部傳遞并引起大陸內(nèi)部的巖石圈變形和造山活動，形成陸內(nèi)造山帶。阿爾泰山和天山是印度與歐亞板塊碰撞遠程作用下形成的典型的現(xiàn)代陸內(nèi)造山帶。同為印度與歐亞匯聚的遠程作用的產(chǎn)物，由于距離匯聚邊界更遠，阿爾泰山的縮短率只有天山的五分之一，但在如此小的遠程作用之下，阿爾泰山造山規(guī)模卻不亞于天山造山帶。是如何在極小的水平擠壓力的作用下形成巨大的地形隆起呢，是否緣于陸內(nèi)變形的深部過程呢？
圖1 阿爾泰山及其鄰區(qū)的總應(yīng)變率圖像。藍色、黑色和紅色線條分別指示走滑斷層、逆斷層和正斷層，紫色線條指示深地震反射剖面位置?；疑珗A圈為2007年至2022年震級大于1.0級的地震（下載自中國地震臺網(wǎng)中心）。
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為了研究阿爾泰造山帶的陸內(nèi)隆起機制，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所地球與行星物理重點實驗室的博士研究生張蕾（現(xiàn)北京大學(xué)博士后）和導(dǎo)師趙連鋒研究員與巖石圈演化國家重點實驗室趙亮研究員及其他合作者一起，通過開展橫跨東準(zhǔn)噶爾盆地和阿爾泰山的深地震反射剖面觀測（圖2），獲得了阿爾泰山地殼內(nèi)不同深度的變形圖像，揭示了晚新生代阿爾泰山通過小的縮短率實現(xiàn)大的隆升造山的動力學(xué)機制。結(jié)果顯示：額爾齊斯斷裂帶下方地殼底部存在一個傾角為~30°的南傾界面，向北延伸至剖面北端的阿爾泰山南部地區(qū)~30 km深度。推測該界面是形成于古生代的逆沖斷層，沿此逆沖斷層向北的推覆可能導(dǎo)致了阿爾泰山晚新生代的強烈造山。在阿爾泰山南緣山前存在一個額爾齊斯背斜，阻止了造山變形向準(zhǔn)噶爾地殼的延伸。造山帶向外傾斜的殼內(nèi)逆沖斷層與山前的背斜一起控制了阿爾泰山新生代的變形，成為僅以較小的縮短率而實現(xiàn)大的隆升造山的關(guān)鍵因素。
這項研究根據(jù)地殼精細結(jié)構(gòu)重構(gòu)了阿爾泰山變形過程，強調(diào)了陸內(nèi)繼承性結(jié)構(gòu)對新生代變形的控制作用，提高了我們對遠程作用下陸內(nèi)變形造山機制的理解，豐富了人們對陸內(nèi)構(gòu)造演化的認識。
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圖2 深地震反射剖面結(jié)果及其他地球物理觀測。(a)沿剖面的布格重力異常，標(biāo)注有斷層，扎河壩蛇綠巖和喀拉通克鎂鐵質(zhì)巖石。布格重力異常數(shù)據(jù)來自ICGEM的EGM08模型。 (b)沿剖面的磁力異常數(shù)據(jù)，來自EMAG2模型。(c)地震反射剖面的構(gòu)造解釋，包括塊體邊界（黑色實現(xiàn)），斷層（紅色實現(xiàn)及虛線），地層（藍色線），莫霍不連續(xù)面（黑色虛線），和弱反射區(qū) (W1, W2, 和W3)。
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圖3 逆沖斷層和山前背斜控制的阿爾泰山晚新生代地殼變形模式圖。地標(biāo)紅色曲線標(biāo)注了額爾齊斯斷層帶。在剖面上，黑色實線表示反射剖面約束的莫霍面，紅色曲線標(biāo)注了阿爾泰山殼內(nèi)強反射界面。
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?研究成果發(fā)表于綜合學(xué)術(shù)期刊Science Bulletin (張蕾，趙連鋒*，趙亮*，謝小碧，田小波，肖文交，姚振興. Intraplate thrust orogen of the Altai Mountains revealed by deep seismic reflection[J]. Science Bulletin, 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.03.011). 研究受到重點研發(fā)項目“北方增生造山成礦系統(tǒng)的深部結(jié)構(gòu)與成礦過程”（2017YFC0601206）和國家自然科學(xué)基金（41974061, 41974054）的資助。
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