东喜马拉雅构造结南迦巴瓦岩群中的石榴辉石岩——印度大陆向欧亚板块之下俯冲至80～100km深度的证据

在东喜马拉雅构造结南迦巴瓦岩群中,石榴辉石岩呈透镜状产于麻粒岩相变质的长英质片麻岩和泥质片岩之中。石榴辉石岩主要由富铁铝榴石的石榴子石和透辉石组成,含少量的金红石、榍石和石英,不含斜长石和角闪石,是榴辉岩相高压变质作用的产物,其原岩相当于基性—超基性层状侵入体中的辉长岩。在高压岩石快速抬升的过程中叠加了麻粒岩相和角闪岩相退变质作用。石榴辉石岩峰期变质作用的温度和压力条件是800～900°C和2.6～2.8GPa,变质时代可能为50Ma。本研究成果,以及超高压变质岩在西喜马拉雅构造结和榴辉岩在珠穆朗玛峰地区的存在,表明整个喜马拉雅造山带,从西构造结到东构造结,都经历了古近纪的高压、超高压变质作用,证明印度板块向欧亚板块之下的俯冲深度至少达到了80～100km。     

东喜马拉雅构造结南迦巴瓦岩群的解体

通过对研究区南迦巴瓦岩群的大比例尺填图工作,根据南迦巴瓦岩群的原岩建造、变质程度的不同、变形样式的差异,将其解体为在区域上具有可填性3套岩石组合——直白岩组、派乡岩组和多雄拉混合岩,三者之间均以构造面接触。     

印度与欧亚板块碰撞以来东喜马拉雅构造结的演化

在野外填图,构造观察及前人研究的基础上,本文识别并描述了东喜马拉雅构造结中的推覆断裂、正断裂及走滑断裂、背斜(形)和向斜(形)等构造类型,讨论了这些构造位置及与印度板块挤入,印支地块旋转的关系,还探讨了东喜马拉雅构造结对印度板块持续向北推挤下的特殊应变调节方式。在印度大陆部分,东喜马拉雅构造结由3个向外逐渐变新的构造结组成,即北东向的南迦巴瓦峰复式背斜、北西向的桑复式向斜及北东向的阿萨母复式向斜。上述3个构造结是协调印度板块的挤入、喜马拉雅弧的扩展及印支地块的旋转的构造。在欧亚大陆内部的冈底斯岛弧,在派区及阿尼桥走滑断裂协调下,高喜马拉雅结晶岩的基底挤入冈底斯岛弧内部,在大拐弯顶端形成向上的挤出构造。在南迦巴瓦峰构造结的北西侧,由于掀斜式抬升及重力滑动,使得冈底斯盖层与结晶基底脱耦,上盘盖层沿东久向北西方向滑动。在南迦巴瓦峰构造结北东侧,由于印支地块的挤出和旋转,形成一系列的北西向走滑断裂,如实皆断裂、嘉黎—高黎贡断裂、澜沧江断裂及红河断裂等。     

东喜马拉雅构造结东、西边界断裂对比及其构造演化过程

为了查明东喜马拉雅构造结东、西边界断裂的关系,及其印度与欧亚板块碰撞以来东喜马拉雅构造结的构造演化过程.在综合野外填图、构造观察、代表性岩石的锆石LA-ICP-MS U-Pb测年分析及前人研究的基础上,对东构造结两条边界断裂的几何学、运动学特征进行对比,讨论了两条断裂的多期次、多阶段的变形特征,还探讨了在东构造结地区自印度板块-欧亚板块碰撞以来的演化历史.结果显示,东构造结两条边界断裂几何学和运动学非常相似,构造变形具有明显的同时代、同期次特点,共同经历从碰撞、持续俯冲-折返、直到后期垮塌-隆升等一系列重要的地质事件.      

南迦巴瓦地区东喜马拉雅构造结印度与欧亚大陆古新世初期碰撞的构造及年代学证据

南迦巴瓦地区东喜马拉雅构造结为一由边界断裂围限的强烈变形变质地体,其东、西边界分别为左行为主的东久——米林断裂和右行的阿尼桥断裂,北边界由一系列北西向断裂组成,沿边界分布雅鲁藏布江缝合带及日喀则群弧前沉积的残余。构造结变质地体为印度大陆高喜马拉雅岩系的角闪岩相——麻粒岩相正负片麻岩,构造结外侧为欧亚大陆岩系。构造结西边界的东久——米林断裂为——北东走向左行剪切带,主要由强烈剪切变形形成的糜棱状岩石组成,运动性质为北西盘上升的左行逆冲;构造结内部构造形态为南南西向逆冲推覆构造体系。边界断裂的走滑与构造结内部的缩短运动形式协调一致,     

东喜马拉雅构造结墨脱剪切带特征及其区域构造意义

东喜马拉雅构造结东、西两侧分别为墨脱剪切带和东久-米林剪切带,本文以墨脱剪切带为研究对象,从构造变形几何学和组构运动学方面进行详细研究。结果表明:①剪切带不同部位的变形性质具有逐渐演化的特征,基于产状、变形性质及变质程度等的变化将其从南到北分为三部分:NE走向具右行兼上盘下滑性质的阿尼桥-希让段、近N-S向具右行走滑性质的旁辛-达木段及N(N)W向具右行兼逆冲性质的甘登-加拉萨段;②在墨脱剪切带内识别出两类剪切变形:高温剪切变形和低温剪切变形。除了构造变形及岩相学证据外,石英EBSD组构数据显示区内高温剪切变形以{10■-0}a滑移系为主,对应的温度为550~650℃,达到高温角闪岩相,局部(北端和中段)还出现了{10■-0}c滑移系,温度更高,大于650℃,相当于下地壳的深度;低温剪切变形以{10■-1}a和{0001}a滑移系为主,对应的温度小于550℃,即剪切变形发生在绿片岩相或绿片岩相以下的构造环境。结合西界东久-米林剪切带的构造特征,推测在印度板块和欧亚板块碰撞之后,南迦巴瓦变质体受制于这两条剪切带而相对拉萨地体向北推移,并楔入拉萨地体之下。     

东喜马拉雅构造结大陆碰撞以来构造年代学框架及其与哀牢山-红河构造带的对比

东喜马拉雅构造结经历了前期楔入和后期垮塌变形.楔入事件发生于～60Ma、～23Ma和～13 Ma,垮塌开始于6～7Ma.哀牢山红河构造带同样经历早期走滑和后期正断,走滑年代分别为58～56Ma、23Ma和13Ma,后期正断开始于5.5 Ma.上述年龄的意义在于～60Ma的变形代表印度与欧亚大陆的初期碰撞;2 Ma为青藏高原及邻区的主变形期;13Ma的变形也代表一次汇聚事件,并形成青藏高原的东西向伸展.6～7Ma以后的垮塌作用代表了青藏高原的快速隆升.     

东喜马拉雅构造结陆内变形过程的研究

在东喜马拉雅构造结识别出“南向挤出”与“北向楔入”两大构造。前者包括倾向北、头朝南的一条正断层和两条分别被称为上部和下部的逆冲断层。南迦巴瓦和派乡杂岩借助这些断层从北部的冈底斯构造单元之下向南折返至地表附近。后者包括一个北东走向的推覆体和两个北北东走向、南倾的低角度推覆体,将东久、南迦巴、派乡等杂岩又北(东)向楔入冈底斯构造单元之中。独居石TIMSU-Th-Pb测年表明“南向挤出”构造中的正断层和下部逆冲断层可能分别在7.9Ma、10.7Ma时活动。锆石SHRIMP与金云母K-Ar测年结果限定上部逆冲断层活动时限介于6.2±0.2Ma和5.5±0.2Ma之间,即“南向挤出"中的上、下两条逆冲断层为逆序的逆冲断层。锆石SHRIMP和角闪石Ar-Ar测年还表明东喜马拉雅构造结核心部位的“北向楔入”很可能发生于3.0Ma和1.5Ma之间。     

喜马拉雅东构造结地热资源赋存特征与开发利用潜力

喜马拉雅东构造结地热资源丰富,未来开发利用前景较好,对西藏地区的高质量发展、助力实现国家“双碳”目标具有重要意义。本文通过对喜马拉雅东构造结典型温泉开展野外调查、水化学同位素分析、地温温标与硅-焓模型计算等方法,分析了地下热水水文地球化学与地热资源赋存特征,评价了地热资源储量与开发利用潜力。研究结果表明,喜马拉雅东构造结地热资源分布受活动断裂控制,地下热水主要赋存于雅鲁藏布江缝合带、通麦-通灯断裂、嘉黎-察隅活动断裂带三个水热活动区,地热资源丰富。区内地下热水具有高温度、高TDS、高偏硅酸和偏硼酸含量等典型特征,符合理疗矿泉水认定标准,可作为理疗矿泉水开发应用。区内地下热水为大气降水起源,补给高程为4309~4988m,循环深度为1403~7202m,热储温度为65.5~303.2℃,受热对流影响,沿构造薄弱部位向上径流,接受72%~96%比例的冷水混合,于地表形成不同类型地热显示。区内地热能资源总量为173.42×1018J,可采地热能资源量为26.013×1018J;地热水资源总储量为2.191×1010m3,可采地热水资源量为3.286×109m3,现状开采系数仅0.86%~27.84%,极具开采潜力。地热资源的梯级利用和集成应用措施与技术是该地区未来重点研究的方向。     

东喜马拉雅构造结南迦巴瓦岩群花岗质片麻岩的初步研究

野外地质填图和研究发现,东喜马拉雅构造结高喜马拉雅结晶岩系中有古老的花岗岩侵入,并在鲁霞地区圈定了9个花岗质侵入体。古老的花岗质岩石主要侵位于南迦巴瓦岩群直白岩组中,与南迦巴瓦岩群一起经历了麻粒岩相变质作用而形成花岗质片麻岩套。岩石类型有花岗闪长质片麻岩、黑云母花岗质片麻岩、闪长质片麻岩等。岩石化学研究表明这些花岗片麻岩套具“S”型特征,可能有深部幔源物质的加入。花岗岩形成深度在2～5km之间,侵位时代为552～525 Ma,为新元古代晚期,属泛非期陆内演化阶段的产物。高喜马拉雅地区在元古宙末期形成了结晶基底。     

东喜马拉雅构造结泥质高压麻粒岩的锆石和独居石定年与地质意义

东喜马拉雅构造结的南迦巴瓦杂岩含有广泛分布的高压麻粒岩,但由于以前获得了许多不同的年龄,对这些麻粒岩的变质与深熔时代、持续时间和成因存在不同认识。本文对泥质高压麻粒岩（蓝晶石榴黑云片岩）中的锆石和独居石进行了系统的内部结构、U-（Th）-Pb定年和微量元素分析,以求揭示这些岩石是否具有相同的演化过程。所研究的6个蓝晶石榴黑云片岩由石榴石、蓝晶石、黑云母、石英、钾长石、斜长石、夕线石、白云母、石墨和副矿物金红石、钛铁矿、锆石和独居石组成,峰期矿物组合是石榴石+蓝晶石+斜长石+钾长石+黑云母+石英+金红石。6个样品中的锆石均由继承碎屑核+变质（深熔）幔+变质（深熔）边组成。其中3个样品中的锆石幔和边较宽,均可进行原位定年,幔部给出了类似的较老年龄范围（39.6~31.6Ma、40.8~32.0Ma和38.1~31.3Ma）,而边部给出了类似的较年轻年龄范围（26.8~17.3Ma、28.3~18.6Ma和28.4~18.8Ma）。另外3个样品的锆石幔部较窄,不能进行分析,其边部给出了与前3个样品锆石边部类似的年轻年龄范围（22.0~17.0Ma、20.9~16.9Ma和22.2~16.6Ma）。一个片岩样品中的独居石给出了与其锆石幔部+边部年龄类似的较宽年龄范围（38.1~17.5Ma）,而另外3个样品中的独居石获得了与其锆石边部年龄相似的年轻年龄范围（26.0~18.8Ma、22.3~16.9Ma和26.4~19.4Ma）。随着年龄的减小,锆石和独居石的Th/U比值增大,Eu/Eu^*减小,独居石的HREE和Y含量减小。基于这些分析结果,笔者认为所研究的6个片岩记录了相同的、从~41Ma持续到~17Ma的进变质与深熔过程。但是,由于某些样品中的锆石和独居石在早期变质和深熔过程中形成的结晶域（锆石幔部）很窄,无法定年,导致不同的样品获得了不同的年龄范围。结合现有研究成果,笔者推测南迦巴瓦杂岩中的高压麻粒岩经历了相似的长期进变质与深熔过程。     

Low temperature eclogite facies rocks discovered in the Eastern Himalayan Syntaxis: Poly-cyclic metamorphic evolution and implications

We report the first occurrence of poly-cyclic high-pressure low-temperature (HP-LT) rocks from the easternmost Indus-Yarlung suture zone, formed during subduction of Neo-Tethyan oceanic lithosphere. Petrology, mineral composition and P–T pseudosection modelling reveal two low-temperature eclogite facies metamorphic events with an initial high-pressure P–T condition of 16.4–18.7 kbar and 510–520°C, exhumation to 10.5–12.0 kbar and 580–590°C and a subsequent second high-pressure P–T condition of ~16 kbar and ~560°C and exhumation to ≤9 kbar and ≤600°C. This history implies a complex ‘yo-yo type’ P–T path. In situ monazite dating and textural relationships show that late-stage exhumation, cooling and garnet breakdown occurred at c. ~25–22 Ma. We interpret the first burial event to represent subduction of the Neo-Tethys Ocean at the eastern Indus-Yarlung suture zone. Initial exhumation, reburial and final exhumation represent material transport in a large-scale convective circulation system in the subduction channel. Convective overturn in the subduction channel evidently serves both as a mechanism to produce poly-cyclic metamorphism and to exhume LT eclogite facies rocks.     

Pressure-temperature Evolution of the Metapelites in the Motuo Area,the Eastern Himalayan Syntaxis

The Motuo area is located in the east of the Eastern Himalayan Syntaxis. There outcrops a sequence of high-grade metamorphic rocks, such as metapelites. Petrology and mineralogy data suggest that these rocks have experienced three stages of metamorphism. The prograde metamorphic mineral assemblages(M1) are mineral inclusions(biotite + plagioclase + quartz ± sillimanite ± Fe-Ti oxides) preserved in garnet porphyroblasts, and the peak metamorphic assemblages(M2) are represented by garnet with the lowest XSps values and the lowest XFe# ratios and the matrix minerals(plagioclase + quartz ± Kfeldspar + biotite + muscovite + kyanite ± sillimanite), whereas the retrograde assemblages(M3) are composed of biotite + plagioclase + quartz symplectites rimming the garnet porphyroblasts. Thermobarometric computation shows that the metamorphic conditions are 562–714°C at 7.3–7.4 kbar for the M1 stage, 661–800°C at 9.4–11.6 kbar for the M2 stage, and 579–713°C at 5.5–6.6 kbar for the M3 stage. These rocks are deciphered to have undergone metamorphism characterized by clockwise P-T paths involving nearly isothermal decompression(ITD) segments, which is inferred to be related to the collision of the India and Eurasia plates.     

东喜马拉雅构造结高压基性麻粒岩成因与构造意义

东喜马拉雅构造结南迦巴瓦杂岩中存在典型的泥质、长英质和基性高压麻粒岩。但是,高压麻粒岩在南迦巴瓦杂岩中的分布范围、变质条件和变质时间是否存在空间上的变化并不明确。本文对南迦巴瓦杂岩西南部巴嘎地区的高压基性麻粒岩进行了岩石学和年代学研究。研究表明,巴嘎高压基性麻粒岩由石榴子石、单斜辉石、角闪石、斜长石、黑云母和石英组成,石榴子石变斑晶发育生长成分环带。识别出三期矿物组合：进变质矿物组合M1为石榴子石变斑晶核部及其矿物包裹体,包括石榴子石、石英、榍石和磷灰石;峰期矿物组合M2为变斑晶石榴子石边部和基质矿物,即石榴子石+单斜辉石+斜长石+角闪石+石英+金红石+熔体;退变质矿物组合M3呈冠状体或基质产出,其组合为角闪石+斜长石+单斜辉石+黑云母+石英+榍石。高压基性麻粒岩的峰期变质条件约为1. 5 GPa和915 ℃,具有顺时针P- T轨迹,退变质的早期和晚期分别为近等温降压和降温降压过程。高压基性麻粒岩在峰期条件下发生了明显的部分熔融,含~26%（体积）的熔体,其退变质和熔体结晶作用很可能发生在26~14 Ma。本文和研究区现有研究成果表明,东喜马拉雅构造结南迦巴瓦杂岩中的高压麻粒岩广泛分布,从东北部的加拉、直白和派乡延伸到西南部的巴嘎沟,形成了一条长度超过80 km的高压麻粒岩带。整个带中的高压麻粒岩具有类似的变质条件和持续时间,是印度大陆地壳平缓俯冲并经历了高温和高压变质与部分熔融的产物,构成了喜马拉雅造山带的加厚下地壳。大量高压麻粒岩强烈部分熔融产生的熔体可能为喜马拉雅淡色花岗岩提供了源区。     

GPS数据揭示的喜马拉雅东构造结地区现今应变特征及其动力学机制

喜马拉雅东构造结位于印度与欧亚板块碰撞的前缘,是地壳缩短和构造旋转变形十分强烈的部位。本文收集东构造结及其周边区域大范围、长时段的最新GPS速度场资料,采用“二维张力样条”方法计算获得区域构造应变场,研究其现今地壳运动与构造变形特征。结果显示,高应变率区集中在喜马拉雅主逆冲断裂、实皆- 阿帕龙断裂、鲜水河- 小江断裂、东构造结的环形地区和印度东北部及缅甸西部的巴坎- 若开山脉地区,而在跨嘉黎断裂和红河断裂区域并无显著的应变。区域最大剪切应变率主要沿着实皆- 阿帕龙断裂、鲜水河- 小江断裂等构造带分布,区域最大面压缩率发生在阿萨姆东北部一带(N28°~29°、E95. 5°~96. 5°),最高量值为151. 8×10-9 a-1; 反映喜马拉雅东构造结的最强变形核心部位已经由南迦巴瓦峰地区向其东南方向发生了转移,移至位于阿萨姆东北部地区的喜马拉雅主边界逆冲断裂与阿帕龙断裂的交汇处。综合分析认为,喜马拉雅东构造结地区在印度板块强烈的楔入挤压作用下,大陆变形以地壳增厚为主,深部以黏塑性为特征的下地壳和上地幔物质的流动驱动着上覆脆性上地壳地块。     

喜马拉雅东构造结高压麻粒岩PT轨迹、锆石U-Pb定年及其地质意义

喜马拉雅东构造结出露了一套基性高压麻粒岩,其峰期矿物组合为石榴石+单斜辉石+石英+金红石+斜长石,利用相平衡计算其峰期温压条件为904℃、1.37GPa,利用锆石U-Pb定年方法确定其变质年龄为20.7±2.3Ma。角闪斜方辉石麻粒岩为其第一阶段退变产物,其变质矿物组合为斜方辉石+角闪石+斜长石+石英+钛铁矿+磁铁矿,温压条件为压力小于0.6GPa,温度为720~760℃。角闪岩相退变矿物组合为角闪石+斜长石+石英+钛铁矿+磁铁矿,温度小于745℃,压力小于0.6GPa。在角闪斜方辉石麻粒岩中变质锆石获得的定年结果为9.38±0.22M,根据锆石中角闪石+斜长石+石英的矿物包体特征,确定该年龄代表角闪岩相退变质年龄。据此,确定了喜马拉雅东构造结基性高压麻粒岩的PTt轨迹为顺时针2阶段折返过程,即第一阶段发生在20Ma左右的由高压麻粒岩相到角闪岩相退变阶段,第二阶段发生在9Ma左右的从角闪岩相深度折返到地表的阶段,计算得到其折返速率分别为2.4mm/y和2.3mm/y,这2个阶段的折返与目前通常认为的青藏高原2个主要抬升阶段是基本一致的。