在闆塊構造理論中，剛性岩石圈互相作用，通常在闆塊邊界附近發生造山運動。近年來研究發現，闆塊間彙聚力可以向大陸内部傳遞并引起大陸内部的岩石圈變形和造山活動，形成陸内造山帶。阿爾泰山和天山是印度與歐亞闆塊碰撞遠端作用下形成的典型的現代陸内造山帶。同為印度與歐亞彙聚的遠端作用的産物，由于距離彙聚邊界更遠，阿爾泰山的縮短率隻有天山的五分之一，但在如此小的遠端作用之下，阿爾泰山造山規模卻不亞于天山造山帶。是如何在極小的水準擠壓力的作用下形成巨大的地形隆起呢，是否緣于陸内變形的深部過程呢？
圖1 阿爾泰山及其鄰區的總應變率圖像。藍色、黑色和紅色線條分别訓示走滑斷層、逆斷層和正斷層，紫色線條訓示深地震反射剖面位置。灰色圓圈為2007年至2022年震級大于1.0級的地震（資料來源：中國地震台網中心）
為了研究阿爾泰造山帶的陸内隆起機制，中國科學院地質與地球實體研究所地球與行星實體重點實驗室的博士研究所學生張蕾（現北京大學博士後）及導師趙連鋒研究員，與趙亮研究員等合作，通過開展橫跨東準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内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作大的隆升造山的動力學機制。
圖2 深地震反射剖面結果及其他地球實體觀測。(a)沿剖面的布格重力異常，标注有斷層，紮河壩蛇綠岩和喀拉通克鎂鐵質岩石。布格重力異常資料來自ICGEM的EGM08模型。(b)沿剖面的磁力異常資料，來自EMAG2模型。(c)地震反射剖面的構造解釋，包括塊體邊界（黑色實作），斷層（紅色實作及虛線），地層（藍色線），莫霍不連續面（黑色虛線），和弱反射區 (W1,W2,和W3)
結果顯示：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~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緻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噶爾地殼的延伸。造山帶向外傾斜的殼内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作大的隆升造山的關鍵因素（圖3）。
該研究根據地殼精細結構重構了阿爾泰山變形過程，強調了陸内繼承性結構對新生代變形的控制作用，提高了我們對遠端作用下陸内變形造山機制的了解，豐富了人們對陸内構造演化的認識。
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。地标紅色曲線标注了額爾齊斯斷層帶。在剖面上，黑色實線表示反射剖面限制的莫霍面，紅色曲線标注了阿爾泰山殼内強反射界面
研究成果發表于綜合學術期刊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: 10.1016/j.scib.2024.03.011.)。研究受到重點研發項目“北方增生造山成礦系統的深部結構與成礦過程”（2017YFC0601206）和國家自然科學基金（41974061, 41974054）的資助。
校對：萬鵬