大陆裂谷是板块构造旋回（威尔逊旋回）的一个基本阶段。关于大陆裂谷成因的一个关键悖论是，仅靠构造应力无法使克拉通岩石圈裂开（Buck, 2004）。岩浆作用能够降低岩石圈强度，有助于形成大陆裂谷。然而，对于形成过程中缺少岩浆作用的“贫岩浆型大陆裂谷”，其形成机制仍不清楚。山西裂谷系是典型的贫岩浆型大陆裂谷，是研究贫岩浆型大陆裂谷形成机制的理想场所（图1）。

地震动力学国家重点实验室的苏鹏助理研究员、何宏林研究员、石峰副研究员和鲁人齐研究员，与中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所的刘一多研究员、普渡大学的Darryl E. Granger教授和罗兰博士、北卡罗来纳大学的Eric Kirby教授以及云南大学的韩非副教授合作，以山西裂谷系中南部的临汾盆地为例（图2），定量限定了临汾盆地的年龄、岩石圈结构、伸展量和伸展速率，探讨了贫岩浆型大陆裂谷的形成机制，主要取得以下认识：

（1）通过对盆地底部的钻孔岩芯开展宇宙成因核素10Be-26Al埋藏测年，得到临汾盆地南部（图2中ZK1）的年龄（初始沉积年龄）为~6.1 Ma，盆地北部（图2中ZK3）的年龄为~4.2 Ma。差异的年龄说明临汾盆地形成过程中是由南向北扩展。结合山西裂谷系中南部（渭河盆地至临汾盆地）晚中新世构造事件的起始时间，我们发现山西裂谷系中南部在晚中新世的构造事件中，同样具有由南向北传播的趋势。

（2）自~4.2 Ma以来，临汾盆地北部的延伸量为~3.6 km（图3），平均伸展速率为~0.9 km/Myr，平均应变为~13.1%，平均应变率~1×10-15 s-1，总垂直断距为2281±62 m，平均垂直断错速率为0.54±0.01 km/Myr。

（3）临汾盆地南部的深度为440.9 m，年龄为~6.1 Ma；临汾盆地北部的深度为1370.3 m，年龄~4.2 Ma。临汾盆地北部深，但是年轻，这种现象说明控制临汾盆地深度的原因是控盆断裂（罗云山断裂）的垂直断错速率。

（4）临汾盆地的深度向北逐渐增加（ZK1处440.9 m，ZK2处786.8 m，ZK3处1370.3 m，位置见图2），指示临汾盆地的伸展量向北逐渐增加，说明临汾盆地在顺时针旋转。临汾盆地的顺时针旋转支持山西裂谷系在晚中新世以来具有右旋走滑运动。此外，我们发现鄂尔多斯周缘盆地在晚中新世以来都在旋转，其旋转样式支持“克拉通尺度、刚性、转换拉张书斜构造模型”（图4）。我们提出了一种“盆地尺度、非刚性、转换拉张书斜构造模型”，该模型能够解释鄂尔多斯周缘盆地的变形样式，也能解释“鄂尔多斯周缘盆地存在走滑运动，但很难在断层面上直接观察到走滑现象”这一个长期存在的悖论（图4，5e，5f）。

（5）我们提出山西裂谷系临汾盆地的岩石圈下部存在“下岩石圈逆流”。我们认为先存构造、低的伸展率和下岩石圈逆流都在控制临汾盆地的形成和演化，该认识为研究贫岩浆型大陆裂谷的形成机制提供了新的见解（图6）。

图 1 华北新构造分布图（据Su et al., 2021修改）

绿色虚线指示华北克拉通的范围（Zhao et al., 2005）；玄武岩分布据Tang et al.（2006）；

相对鄂尔多斯块体的GPS数据来自Hao et al.（2021）；红色框标出了临汾盆地的位置

图 2 临汾盆地地质图

ZK1–ZK3为新钻孔位置；A–P为收集钻孔位置；深地震反射剖面据李自红等（2014）；位置见图1

图 3基于多源约束的临汾盆地深部结构定量模拟结果

图 4 华北晚中新世以来的断陷盆地和构造分布图（据Su et al., 2021修改）

鄂尔多斯周缘盆地的沉积中心据国家地震局鄂尔多斯周缘活动断裂系课题组（1988）；

构造事件的起始时间来源：（1）Bi et al.（2022）、（2）魏荣珠等（2022）、（3）本研究、

（4）Chen et al.（2021）、（5）Liu et al.（2010）、（6）疏鹏等（2023）

图 5鄂尔多斯周缘不对称断陷盆地形成机制模式图

（a）临汾盆地书斜构造变形样式；（b）书斜构造变形前模式图，包含两个书斜断块和位于其上下两侧的刚性块体；（c）右旋转换剪切作用下，

通过盆地尺度、刚性、书斜构造模式发育的断陷盆地；（d）左旋转换剪切作用下，通过盆地尺度、刚性、书斜构造模式发育的断陷盆地；

（e）右旋转换剪切作用下，通过盆地尺度、非刚性、书斜构造模式发育的断陷盆地，鄂尔多斯东缘和西缘盆地符合这种变形模式；

（f）左旋转换剪切作用下，通过盆地尺度、非刚性、书斜构造模式发育的断陷盆地，鄂尔多斯北缘和南缘盆地符合这种变形模式

图 6 山西裂谷系临汾盆地岩石圈结构示意图

下地壳高速异常（Dou et al., 2021; Ling et al., 2017）解释为冷却的侵入岩席；吕梁山是受离石逆冲断裂控制的单褶构造（Zhang et al., 2021）；

古元古代缝合带据Zhao et al.（2005）；中岩石圈不连续面（MLD）、岩石圈-软流圈边界（LAB）据Li et al.（2011）和Chen et al.（2014）

该研究成果发表在Tectonics期刊上：

Su, P., He, H., Liu, Y., Shi, F., Granger, D. E., Kirby, E., Luo, L., Han, F., & Lu, R. (2023). Quantifying the structure and extension rate of the Linfen Basin, Shanxi Rift System since the latest Miocene: Implications for continental magma-poor rifting. Tectonics, 42, e2023TC007885. https://doi.org/10.1029/2023TC007885

致谢：中国地震局地质研究所的马严、张伟恒（工作单位：水电水利规划设计总院）、王萍、陈一方在研究过程中给予了有益讨论，孙稳（工作单位：中铁工程设计咨询集团有限公司）、周朝、李伟（工作单位：中国地震局第二监测中心）和孙晓参与了野外工作。山西省地震局的李自红研究员提供了地震反射剖面，并帮助采集钻孔岩芯；闫小兵高级工程师在野外工作中给予了帮助。山西省地质勘查局的周豪博和任国杰在钻孔岩芯采集过程中提供了帮助。该研究受到了中央级公益性科研院所基本科研业务专项（IGCEA2021，IGCEA1416）、山西太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站项目（NORSTY20-03）和国家自然科学基金（U1939201，42002232）的共同资助。苏鹏在俄勒冈州立大学访学期间，受到了国家留学基金管理委员会的资助（证书编号：201704190013）。在此一并感谢！