以定结地区为窗口研究喜马拉雅造山带的隆升

喜马拉雅造山带的隆升是新生代地史上最令人惊奇的事件之一 ,且还在继续活动 .笔者于 2 0 0 0—2 0 0 1年曾先后两次到西藏从事定结幅、陈塘幅 1∶2 5万区域地质调查 ,在研究区发现了大量的古生物、古植物化石、夷平面、风化壳、河流阶地、土林、现代冰川、温 (矿 )泉、活动断层等 ,这些为研究喜马拉雅山隆升提供了有力证据 .研究区处于喜马拉雅造山带中段北坡 ,构造隆升与构造地貌资料丰富典型 ,因而本区是研究喜马拉雅山隆升的一个突破口 .孢粉对山体隆升研究有一定的指导意义 .在各种自然因素中 ,植物对于生存环境的反应较为敏锐 ,所以通…     

喜马拉雅造山带东构造结变形—变质作用和深熔作用的研究进展与问题

大陆碰撞造山带的造山过程是通过“变形—变质—深熔”自组织系统的高度耦合和时空上演化来实现的。因此,对经过强烈抬升的造山带核部的变形—变质—深熔作用的“三位一体”研究,为认识碰撞造山带的动力学背景具有重要的科学意义。笔者系统总结了大陆碰撞造山带内的变形和变质作用与深熔作用的研究进展,梳理了喜马拉雅东构造结在变形—变质作用和深熔作用方面的研究现状和存在问题,讨论并展望了未来的研究方向。     

喜马拉雅造山带东构造结变形—变质作用和深熔作用的研究进展与问题

大陆碰撞造山带的造山过程是通过“变形—变质—深熔”自组织系统的高度耦合和时空上演化来实现的。因此,对经过强烈抬升的造山带核部的变形—变质—深熔作用的“三位一体”研究,为认识碰撞造山带的动力学背景具有重要的科学意义。笔者系统总结了大陆碰撞造山带内的变形和变质作用与深熔作用的研究进展,梳理了喜马拉雅东构造结在变形—变质作用和深熔作用方面的研究现状和存在问题,讨论并展望了未来的研究方向。     

喜马拉雅造山带东、西构造结的地质特征与对比

喜马拉雅造山带的东、西两端分别有一个构造急剧转向的地区——构造结, 这里是探讨喜马拉雅造山带构造演化的重要场所.区域地质调查资料对比显示这2个构造结有: (1)相似的地貌景观; (2)相似的地质特征和演化历史, 即都缺失喜马拉雅沉积岩(寒武纪—第三纪); (3)结晶岩系中都有高压变质岩, 且在10 Ma以来均发生过深熔与混合岩化作用; (4)25 Ma以来, 特别是10 Ma以来两地都经历了快速剥露和隆升作用; (5)印度板块-欧亚板块的碰撞时间接近, 分别为75 Ma和65 Ma, 均早于喜马拉雅造山带的其他地区.这些相似性表明: 伸展拆离和以河流作用为主的地表过程是喜马拉雅造山带的东、西构造结快速剥露的主导因素; 因强烈剥露减压所致的地壳部分熔融作用形成的岩浆向地表减压处的流动在构造结的演化过程中起着重要作用.      

喜马拉雅造山带晚新生代构造隆升的裂变径迹证据

喜马拉雅造山带的隆升,在地质学研究中是一个非常让人感兴趣的问题,为了对其进行定量研究,揭示隆升历史及幅度等相关问题,运用磷灰石、锆石裂变径迹法对研究区淡色花岗岩进行了分析,所取样品的裂变径迹年龄位于17.0~5.7 Ma之间,小于其地层时代或侵入年龄(40~17 Ma),表明研究区喜马拉雅造山带的强烈隆升开始于晚新生代.用磷灰石裂变径迹年龄来计算可知,研究区内花岗岩5.7 Ma以来的冷却速率和剥蚀速率分别为18.421 ℃/Ma和0.526 mm/a.5.7~9.2 Ma间的相对抬升与剥蚀速率为0.229 mm/a,9.2~17.0 Ma间的相对抬升与剥蚀速率为0.032 mm/a.用锆石裂变径迹年龄来计算知,研究区内花岗岩16.2 Ma以来的冷却速率和剥蚀速率分别为12.963 ℃/Ma和0.370 mm/a,冷却速率和剥蚀速率均小于用磷灰石计算的结果.因此说喜马拉雅造山带从9.2 Ma到现在隆升和剥蚀的速率是处于加快的状态.      

东喜马拉雅南迦巴瓦地区区域地质特征及构造演化

研究区位于喜马拉雅造山带的东构造结。本文以区域地质填图成果为基础 ,结合前人资料 ,首先对研究区进行了构造单元划分 ,其次对各构造单元的地质特征进行了总结 ,最后对构造演化和有关问题进行了探讨。结论为 :1南迦巴瓦地区可以划分为冈底斯—拉萨陆块、雅鲁藏布江缝合带和印度陆块 3个一级构造单元。以蛇绿混杂岩为代表的雅鲁藏布江缝合带呈向 NE凸的马蹄状连续分布 ;印度陆块由被称为南迦巴瓦岩群的高喜马拉雅结晶岩系单独构成 ,南迦巴瓦岩群由以含高压麻粒岩透镜体为标志的直白岩组、派乡岩组和多雄拉混合岩组成。2印度—欧亚板块碰撞的时间早于 70 Ma;2 3Ma以来主要断层的运动性质以伸展拆离作用为主 ;大约 5 Ma时发生了大规模的混合岩化和深熔作用。3地幔上隆是本区快速隆升的关键因素 ,但河流的作用同样功不可没     

喜马拉雅造山带西构造结含柯石英榴辉岩的发现及其启示

着重介绍了最近几年外国学者在喜马拉雅西北部发现高压榴辉岩和含柯石英超高压榴辉岩的新成果。这项重要发现,对于正确了印度板块与亚洲板块碰撞动力学过程,大陆俯冲,折返和鼓民拉雅造山带是变质演化历史有着重要意义,同时对我国学者从喜马拉雅东构造结下地壳高 为质岩和结晶基底升研究有着重要的启迪。     

喜马拉雅造山带中段北坡构造地貌初步研究

研究区位于喜马拉雅造山带中段北坡, 构造地貌丰富、典型.本文在野外调查的基础上, 将区内构造地貌分为断裂构造地貌、花岗岩构造地貌、夷平面构造地貌、冰川构造地貌、水系及阶地构造地貌和土林构造地貌等类型, 并对这些构造地貌特征进行初步分析描述, 为喜马拉雅造山带的构造隆升研究提供了地表构造地貌上的有力信息.      

喜马拉雅造山带造山模式探讨

喜马拉雅是典型的碰撞型造山带,造山带结构构造复杂,可大致划分为以逆冲推覆构造为主的南喜马拉雅造山带和以各种伸展性构造为主的北喜马拉雅造山带,造山带内各类构造均发生过多期变形,且发生过多次缩短与伸展的构造反转,大喜马拉雅结晶杂岩系(GHC)内变形、岩浆及变质作用证明造山过程中存在渠道流作用。据此,本文提出一种由印度—欧亚大陆汇聚速率控制的多阶段造山模式:两大陆汇聚速度快时,青藏高原内形成南北向裂谷系(NSTR),喜马拉雅内经历造山过程,并在造山带中、下地壳形成作为底部拆离层的塑性层,汇聚速率慢时,青藏高原内形成共轭走滑断裂,喜马拉雅造山带内的塑性层发生松弛和重力扩散,形成渠道流,导致藏南拆离系(STDS)的启动、GHC的挤出和北喜马拉雅片麻岩穹窿(NHGD)的形成。上述的增厚与松弛均是在挤压体制下形成的,构造的反转是因挤压速率变化而产生的结构调节作用。     

喜马拉雅造山带的变质作用与部分熔融

喜马拉雅造山带的核心由高级变质岩系和淡色花岗岩构成,是研究碰撞造山作用和板块构造的天然实验室。本文评述了喜马拉雅造山带变质作用和部分熔融研究取得的新进展和存在的争议,主要内容包括:(1)造山带核部具有"三明治"结构,高级变质和部分熔融的高喜马拉雅系列(GHS)夹持在较低级变质的特提斯喜马拉雅系列(THS)和低喜马拉雅系列(LHS)之中,GHS的变质作用程度具有向上和向下部构造层位降低的特征。高喜马拉雅系列主要由高压麻粒岩相到榴辉岩相的变质岩组成,具有1.2~1.6GPa和700~800℃峰期变质条件,顺时针型变质作用P-T轨迹,其进变质以增温增压为特征,退变质早期为近等温或增温降压过程,晚期为降温降压和近等压降温过程;(2)在造山带西段,紧邻缝合带产出的超高压变质岩具有4.4~4.8GPa和560~760℃的峰期变质条件和顺时针型P-T轨迹,并在退变质中期出现加热过程;(3)尽管造山带的高压和超高压变质岩形成在中、高温条件下,但岩石中的石榴石都保存有明显的主量和微量元素生长成分环带特征;(4)造山带变质核下部发育反转的中、高压型变质序列;(5)在造山带核部,变泥质和长英质麻粒岩的强烈部分熔融主要是增压、增温进变质过程中的白云母和黑云母脱水熔融,和近等温或增温降压过程中的黑云母脱水熔融,可以形成花岗质和英云闪长质熔体。加厚下地壳的高变质温度足以使各种成分岩石(包括基性岩)发生深熔,而不需要外来热源;(6)造山带变质核经历了长期的变质演化过程,其进变质始于~47Ma,峰期变质发生在~25Ma,退变质持续到~15Ma。这些岩石也记录了持续的(超过20Myr)高温变质和部分熔融过程。在造山带西段的超高压变质岩具有~46Ma的峰期变质年龄和~40Ma的退变质年龄,所以经历了一个快速俯冲与折返过程;(7)印度大陆西缘与岛弧的碰撞(造山带西段)和印度大陆东缘与大陆弧的碰撞时间一致,为~50Ma;(8)在造山带西段,印度大陆的深和陡俯冲形成了超高压变质岩;而在造山带中段,印度大陆的平缓俯冲形成了中高压变质岩;(9)构造变质不连续在变质核中广泛存在。多重有序逆冲和无序逆冲导致的岩片叠置控制着造山带的地壳结构;(10)现有的构造模型,包括楔形挤出、隧道流、临界楔和构造楔模型,都不能全面合理地解释造山带变质核部的折返机制。     

Structural and Chronological Evidence for the India-Eurasia Collision of the Early Paleocene in the Eastern Himalayan Syntaxis, Namjagbarwa

The eastern Himalayan syntaxis in Namjagbarwa is a high-grade metamorphic terrain formed by the India-Eurasia collision and northward indentation of the Indian continent into Asia. Right- and left-lateral slip zones were formed by the indentation on the eastern and western boundaries of the syntaxis respectively. The Dongjug-Mainling fault zone is the main shear zone on the western boundary. This fault zone is a left-lateral slip belt with a large component of thrusting. The kinematics of the fault is consistent with the shortening within the syntaxis, and the slipping history along it represents the indenting process of the syntaxis. The Ar-Ar chronological study shows that the age of the early deformation in the Dongjug-Mainling fault zone ranges from 62 to 59 Ma. This evidences that the India-Eurasia collision occurred in the early Paleocene in the eastern Himalayan syntaxis.     

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。     

Estimation of Seismic Landslide Hazard in the Eastern Himalayan Syntaxis Region of Tibetan Plateau

The eastern Himalayan syntaxis is one of the most tectonically active and earthquake-prone regions on Earth where earthquake-induced geological disasters occur frequently and caused great damages. With the planning and construction of Sichuan-Tibet highway, Sichuan-Tibet railway and hydropower development on the Yarlung Zangbo River etc. in recent years, it is very important to evaluate the seismic landslide hazard of this region. In this paper, a seismic landslide hazard map is produced based on seismic geological background analysis and field investigation using Newmark method with 10% PGA exceedance probabilities in future 50 years by considering the influence of river erosion, active faults and seismic amplification for the first time. The results show that the areas prone to seismic landslides are distributed on steep slopes along the drainages and the glacier horns as well as ridges on the mountains. The seismic landslide hazard map produced in this study not only predicts the most prone seismic landslide areas in the future 50 years but also provides a reference for mitigation strategies to reduce the exposure of the new building and planning projects to seismic landslides.     

喜马拉雅东构造结——南迦巴瓦构造及组构运动学

喜马拉雅东端-南迦巴瓦构造结的构造格架总体呈现由叠置构造岩片构成的复式背形构造.自NW到SE由比鲁构造岩片、直白构造岩片、南派乡构造岩片和多雄拉变质穹隆组成,它们之间的界限分别是直白-丹娘-南伊沟韧性拆离断裂、直白-丹娘韧性逆冲断裂和多雄拉韧性逆冲断裂.由高压麻粒岩相组成的直白构造岩片被直白-丹娘-南伊沟韧性拆离断裂和直白-丹娘韧性逆冲断裂所夹持,为挤出构造岩片.根据印度斯-雅鲁藏布江大拐弯缝合带西侧和北侧的变形特征及石英组构运动学的EBSD测量结果,表明大拐弯缝合带存在各段的差异,并具有逐渐演化的特征.大拐弯缝合带的北端为拉月-迫隆乡韧性逆冲剪切带;西段为鲁朗-拉月左行走滑剪切带,西南段为嘎马-米林左行伸展转换剪切带,指示南迦巴瓦变质体相对拉萨地体的运动转为水平走滑运动.根据大拐弯缝合带东侧右行走滑和西侧左行走滑特征,推测在印度-亚洲碰撞之后,南迦巴瓦变质体受制于这两条走滑断裂,而相对喜马拉雅地体向北推移,并深深插入拉萨地体之下,形成东构造结.由于南迦巴瓦变质体的强烈上隆,其上部原存的特提斯喜马拉雅的古生代-中生代盖层沉积被俯冲和被剥蚀贻尽.南迦巴瓦变质体中直白组高压麻粒岩相中石榴石辉石岩形成的温压条件(T=800～900℃,P=2.6～2.8GPa)表明,岩石经历了相当于80km～100km深度的峰期榴辉岩变质作用的条件,印度板片深俯冲于拉萨地体之下又折返挤出到由派乡组和多雄拉组角闪岩相(混合岩化)组成的南迦巴瓦变质基底之中.     

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。     

Petrology of high-pressure granulites from the eastern Himalayan syntaxis

The eastern Himalayan syntaxis, situated at the eastern terminus of the Himalayas, is the least-known segment of the Himalayas. Recent research in this area has revealed that the syntaxis consists of the Gangdise, the Yarlung Zangbo, and the Himalayan units, each of which is bounded by faults. The Himalayan unit, the northernmost exposed part of the Indian plate, mainly contains amphibolite facies rocks, marked by the assemblages staurolite+kyanite+plagioclase+biotite+muscovite±sillimanite and garnet+amphibole+plagioclase, in the south; to the north, low- to medium-pressure granulite grade pelitic gneisses and marbles are present and are characterized by the assemblages garnet+sillimanite+K-feldspar+plagioclase or antiperthite+biotite+quartz±spinel±cordierite±orthopyroxene in gneisses, and anorthite+diopside±wollastonite and plagioclase+diopside+quartz+phlogopite+calcite in marbles. Within this unit, the Namula thrust system is a series of moderately north-dipping structures that displaced the granulite facies rocks southwards over the amphibolite facies rocks. High-pressure granulites occur as relics within these granulite facies rocks and contain garnet–kyanite granulite and garnet clinopyroxenite. The peak assemblage of the garnet–kyanite granulite includes garnet (core part)+kyanite+ternary feldspar+quartz+rutile. Sillimanite+garnet (rim part)+K-feldspar+ oligoclase+ilmenite+biotite and spinel+albite+biotite or spinel+cordierite±orthopyroxene, which are coronas around sillimanite and garnet, are retrograde products of this peak assemblage. Another peak assemblage includes very-high-Ca garnet (CaO 32–34 wt%, Alm₁₀±Grs_>80) and diopside (CaO 22–24 wt%), scapolite, meionite, quartz, and accessory Al-bearing titanite (Al₂O₃ 4–4.5 wt%). The diopside has kink bands. Partial or complete breakdown of Ca-rich garnet during post-peak metamorphism produced pseudomorphs and coronas consisting of fine-grained symplectic intergrowths of hedenbergite and anorthite. Thermobarometric estimates in combination with reaction textures, mineral compositions, and recent experimental studies indicate that these peak assemblages were formed at P=c. 1.7–1.8 GPa, T =c. 890 °C, and the retrograde assemblages experienced near-isothermal decompression to P=0.5±0.1 GPa, T =850±50 °C. The whole-rock compositions indicate that marble and pelite are plausible candidates for the protoliths. These facts suggest the following (1) sedimentary rocks were transported to upper-mantle depths and equilibrated at those conditions to form these high-pressure granulites, which were then emplaced into the crust quickly. During the rapid exhumation of these rocks, the earlier high-pressure assemblages were overprinted by the later low- to medium-pressure assemblages, that is, the high-pressure granulite belt formed in the syntaxis. (2) The Namula thrust system is an important tectonic boundary in the syntaxis, or even in the Higher Himalaya more generally.     

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。     

喜马拉雅东构造结地区地热成因分析

喜马拉雅东构造结地区是现今地球上构造活动最强烈、地貌演化最快的地区之一,属于地中海—喜马拉雅地热带,水热活动强烈。基于喜马拉雅东构造结的地热地质背景,采用野外调查、水化学和稳定同位素测试分析等手段,初步分析嘉黎地区深部地下热水发育特征及成因模式。结果表明,该区域地下热水均来自大气降水或冰雪融水,补给高程位于4 500 m以上,推测补给区位于研究区西北部片麻岩山区;区内地下热水均为未成熟水,热水补给水源沿断裂循环至深部热储,随后受热对流上升至地表出露成温泉,热水上升至浅表部与冷水发生混合,冷热水最大混合比可达91%;采用二氧化硅温度计、阳离子温度计以及硅-焓模型估算出热储温度最高达380 ℃,热水在雅鲁藏布江结合带内循环深度达到6 900 m。研究区深部热源主要来自雅鲁藏布江结合带及附近深大断裂,地表热显示主要受控于结合带两侧的次级张扭性断裂。本研究初步揭示了喜马拉雅东构造结嘉黎地区地热成因模式,可为该区重大工程建设和高温热害防治提供指导。