喜马拉雅造山带东构造结南迦巴瓦岩群地质年代学和前中生代构造演化

喜马拉雅造山带东、西两端分别有一个构造急剧转向的构造结.这里是整个喜马拉雅造山带中构造应力作用最强、隆升和剥露速率最快、新生代变质和深熔作用最强的地区.位于东构造结的南迦巴瓦地区可分为3个构造单元:冈底斯(拉萨)陆块、雅鲁藏布江缝合带和印度陆块.     

西藏南部康巴穹隆剥露历史分析：来自低温热年代学的证据

造山带穹隆构造记录了陆-陆碰撞及其碰撞后地壳和地表演化过程的信息,是探讨造山带构造演化的重要窗口。康巴穹隆位于藏南特提斯喜马拉雅地区,是北喜马拉雅片麻岩穹隆带(NHGD)的组成部分,其剥露过程及其动力学机制仍然存在争议。通过对康巴穹隆核部花岗片麻岩开展锆石U-Pb、锆石裂变径迹(ZFT)年代学研究和三维数值模拟,获得了康巴穹隆的锆石U-Pb年龄为497.89±1.2Ma,锆石FT年龄(17~11 Ma)明显小于锆石U-Pb结晶年龄,说明这些径迹年龄是岩体冷却抬升形成的。Pecube三维数值模拟对穹窿核部样品的ZFT数据进行反演显示,康巴穹隆核部岩体自中新世以来经历15.9~11.4Ma和ca. 4.2Ma两次快速剥露,结合区域构造演化,提出第一次快速剥露与藏南拆离系(STDS)的活动有关,第二次快速剥露是对气候变化过程的响应。     

喜马拉雅山脉新生代差异隆升的裂变径迹热年代学证据

裂变径迹年龄资料记录的雅鲁藏布江以南的喜马拉雅山脉的冷却年龄具有明显的时空差异性。在南北方向上,特提斯喜马拉雅的冷却年龄主要在8 Ma以前,局部为5.0~2.6 Ma,而高喜马拉雅的冷却年龄集中在5 Ma以后,大多数在3 Ma以来;在东西方向上体现在喜马拉雅东西构造结之间的高喜马拉雅带上,东喜马拉雅的不丹东部区域的裂变径迹热年代学数据揭示了8.0~3.0 Ma的冷却剥露的历史;东喜马拉雅的不丹西部区域为7.0~1.4 Ma;中喜马拉雅的尼泊尔地区为5.0~0.2 Ma;西喜马拉雅的印度西北部地区为3.0~1.0 Ma。最年轻的裂变径迹年龄显示出由中间向两侧增大,反映了地质晚近时期东西构造结间的高喜马拉雅山脉的剥露幅度由中间向两边减弱的趋势,揭示了以中喜马拉雅为隆升中心向两边拓展的趋势。综合有关裂变径迹年代学资料表明,喜马拉雅山脉的隆升主要发生在中新世以来,其表现为18~11 Ma、9 Ma以来的两个快速隆升期。喜马拉雅山脉隆升的动力体制可能由早期的挤压隆升—中新世的伸展隆升—上新世以来构造隆升为主,局部气候作用和构造作用耦合的山脉隆升机制。     

东昆仑中生代隆升剥露历史

位于中央造山带西段的东昆仑造山带因多期次造山和复杂演化历史而备受关注,约束其中生代隆升剥露历史,对于理解青藏高原大规模隆升在东昆仑地区的扩展及影响颇具意义。东昆仑造山带内中生代侏罗系-白垩系地层缺失严重,体现中生代以来强烈的隆升剥露过程,也是该区热演化的研究难点。本文通过对东昆仑造山带样品的磷灰石、锆石裂变径迹分析和热演化史研究,并结合东昆仑及周缘地区现有低温热年代学研究,识别出东昆仑造山带所经历的五次隆升冷却事件,即201~193Ma（早侏罗世）、172~152Ma（中-晚侏罗世）、120~98Ma（早白垩世末-早白垩世初）、98~20Ma（晚白垩世-中新世）及20~0Ma（中新世至今）。所获5个年龄组响应东昆仑地区所经历的构造热事件,其中201~193Ma年龄组响应南部羌塘地块与昆仑地块的碰撞事件;172~152Ma年龄组为中-晚侏罗世古特提斯洋闭合后,造山后伸展的构造事件的记录;120~98Ma热事件吻合拉萨地块和羌塘地块碰撞事件;98~20Ma年龄组为东昆仑地区长期缓慢剥蚀去顶过程的印证;20~0Ma的快速隆升剥露事件则为东昆仑周缘断裂系活化相伴,多期隆升剥蚀事件均得到地层不整合及沉积记录等研究成果的证实。区内剥蚀起始时间从由南到北逐渐变老,体现东昆仑地区隆升剥蚀的不均一性。

     

西昆仑及邻区区域构造演化的碎屑锆石裂变径迹年龄记录

通过对西昆仑北部山前的碎屑锆石裂变径迹年代学分析,将年龄划分为8个峰值区间:P1—4.7Ma以来;P2—13～9Ma;P3—24～18Ma;P4—47～33Ma;P5—79～57Ma;P6—131～103Ma;P7—185～180Ma;P8—267～235Ma,各峰值分布受阶段性抬升剥露和热事件共同影响。P8与P5主要受热事件控制,P6、P4、P3、P2、P1主要和抬升剥露有关,P7主控因素不明显。裂变径迹年龄峰值与西昆仑及邻区发生的一系列重大构造事件的时限吻合,并伴随强烈的区域性断裂活动,指示裂变径迹年龄峰值记录了西昆仑及邻区构造演化的重大事件;其中,晚白垩世以来喜马拉雅东、西构造结抬升具有相似性,反映了青藏高原自印度板块与欧亚大陆碰撞以来经历了相似的阶段性抬升。柯克亚连续沉积剖面显示西昆仑及邻区4.7Ma以来开始最后一次大规模抬升,并指示上新世以来西昆仑及邻区的径迹年龄储备表现出由多样性向一致性、由无规律向年轻化的发展趋势,暗示4.7Ma以来的抬升具整体抬升性质;3.6Ma为抬升的转折点,表现为抬升剥露速率加快、基底开始大规模出露地表,西昆仑山对南边的水流形成障碍。     

西藏吉隆地区高喜马拉雅新近纪冷却剥露 ——来自裂变径迹年龄的证据

裂变径迹年代学测试表明,吉隆地区高喜马拉雅约30km的南北剖面上锆石裂变径迹年龄介于13～2.4Ma之间,磷灰石裂变径迹年龄介于1.9～0.6Ma之间;在空间上,裂变径迹年龄与高程及纬度都具有正相关关系。综合区域热年代学资料,裂变径迹年代学数据揭示出研究区高喜马拉雅经历了3个阶段的冷却剥露过程:①中新世中期至约13Ma,藏南拆离系(STDS)大规模伸展拆离作用引发的高喜马拉雅岩石区域性的构造剥露;②中新世晚期伴随STDS韧性变形的结束,缓慢冷却剥露阶段;③上新世前后,5.8～2.7Ma以来,快速并不断加速的冷却剥露作用。综合对比研究区构造地貌特征及热年代学空间格局,提出上新世以来高喜马拉雅快速并加速的剥露作用,是由流域以河流切蚀为代表的地表作用过程驱动。     

喜马拉雅造山带南北向裂谷的冷缩成因模型

长期以来,学者们普遍认为垂直于喜马拉雅造山带的南北向裂谷是东西向伸展的构造形迹。现代GPS观测数据却显示,喜马拉雅造山带东西位移(分)量很小,甚至为零。综合前人资料,喜马拉雅造山过程可划分为热造山(25~13Ma)及造山后(< 13Ma)冷却两个时期,热造山期具有受热膨胀,物质向外运移的特点,高喜马拉雅热隆挤出并触发各主要断裂(MCT、STD、GCT)活动,印度板块向北汇聚速率下降。造山后则表现为冷却收缩,前期构造-热活动停止或减弱,印度板块向北汇聚加速。研究认为,南北向裂谷与高喜马拉雅等冷却过程的东西向收缩。且被局限于东、西两个构造结之间有关。并据此建立了裂谷的冷缩成因模型,模型估值与地质事实很吻合。     

新疆天山造山带新生代多期次剥露作用过程

天山造山带新生代剥露过程一直受到普遍关注。对沿横穿天山的乌鲁木齐-库尔勒公路胜利达坂以南段采集的基岩样品进行了详细的磷灰石裂变径迹分析。热史模拟结果显示,该段天山的新生代剥露历史分为两个阶段,即古近纪期间的缓慢剥露阶段和中新世以来的快速剥露阶段,其剥露速率分别为<30m/Ma和70~160m/Ma。综合分析前人在东天山、北天山以及南天山等天山不同区域取得的低温热年代学数据,我们认为,新生代天山造山带可能经历了4次快速剥露过程,分别开始于新生代早期(67~65Ma)、始新世中期(约 40±5Ma)、渐新世末-中新世中期(约 20±5Ma)以及中新世中晚期(约 10±2Ma)。这4次快速剥露过程分别发生于造山带的某一或某些区域,表明新生代天山地区的剥露过程存在明显的空间差异性。从整个天山造山带来看,渐新世末-中新世中期开始的快速剥露影响范围可能最广,是新生代天山地区一次重要的剥露作用过程。     

雅鲁藏布江墨脱段隆升速率:来自黑云母Ar/Ar年代学证据

为揭示东喜马拉雅构造结及其周边区域完整地质演化过程,对采集自雅鲁藏布江墨脱段10块基岩样品进行黑云母40Ar/39Ar测年,并利用“Pecube”软件对年龄代表隆升剥露速率进行定量计算.样品黑云母40Ar/39Ar年龄范围为11.25~24.04 Ma,对应隆升剥露速率范围为0.25~0.51 km/Ma.雅鲁藏布江墨脱段地壳隆升剥露速率存在明显南北差异,北段隆升剥露速率高出约0.2 km/Ma.年代学数据及计算结果表明,与东喜马拉雅构造结内部相比,雅鲁藏布江下游墨脱段为地壳隆升剥露活动相对较弱区域.与喜马拉雅地体向拉萨地体俯冲过程相关北西、北西西走向逆断层活动,不仅在东喜马拉雅构造结内部区域发育,在其东侧雅鲁藏布江墨脱段也可能发育.      

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。     

苏鲁造山带东段新生代两阶段剥露事件的磷灰石(U-Th)/He热年代学证据

苏鲁造山带位于华北和华南板块之间,是中国东部最显著的陆内造山带之一,约束其新生代剥露过程对于理解中国东部盆山格局分布及其动力学机制具有重要意义.低温热年代学方法由于封闭温度较低,能更准确地约束上地壳地质体的剥露过程.利用磷灰石(U-Th)/He方法,对苏鲁造山带东部的多福山和锯齿山开展研究.磷灰石(U-Th)/He年龄...     

INDIA/ASIA CONVERGENCE AND HIMALAYAN SHORTENING

INDIA/ASIA CONVERGENCE AND HIMALAYAN SHORTENING     

记载了早中生代壳幔演化的赤峰-凌源地质走廊

本文从内蒙赤峰至辽西凌源南北近200km的地质走廊中,选择早中生代(237～206 Ma)形成不同深度、不同产状的8种火成岩作为研究对象,探讨早中生代华北克拉通北缘的地质演化.这8种岩石包括:火山岩、岩墙群和闪长岩、碱性花岗岩、碱性杂岩、镁铁质麻粒岩、堆晶岩及其捕获的地幔岩包体.研究表明,在底侵作用的背景下,华北早中生代发生了强烈的壳幔相互作用和岩石圈地幔富集过程,伴随早中生代大陆地壳的增生和深部结构的调整,地表相应出现快速的差异抬升和剥蚀.     

喜马拉雅造山带的高压超高压变质作用与印度-亚洲大陆碰撞

喜马拉雅造山带是印度与亚洲大陆碰撞作用的产物,正在进行造山作用,是研究板块构造的天然实验室.高压和超高压变质岩分布在喜马拉雅造山带的核部.这些变质岩具有不同的形成条件、形成时间和形成过程,为印度与亚洲碰撞带的几何学、运动学和动力学提供了重要的限定.含柯石英的超高压变质岩产出在喜马拉雅造山带的西段,它们形成在古新世与始新世之间(53～46Ma),为印度大陆西北边缘高角度超深俯冲作用的产物,并经历了快速俯冲与快速折返过程.在约5 Myr内,超高压变质岩从＞100km的地幔深度折返到了中地壳深度,且仅仅叠加角闪岩相退变质作用.高压榴辉岩产出在喜马拉雅造山带中段,形成时间约为45Ma,为印度大陆低角度深俯冲作用的产物,经历了至少20Myr的长期折返过程,叠加麻粒岩相退变质作用和部分熔融.高压麻粒岩产出在喜马拉雅造山带的东端,是印度大陆东北缘近平俯冲作用的产物,峰期变质作用时间约为35Ma,经历了约20Myr的长期折返过程,叠加了麻粒岩相和角闪岩相退变质作用,并伴随有多期部分熔融.因此,喜马拉雅造山带的变质作用具有明显的时间与空间变化,显示出大陆深俯冲与折返过程的差异性,以及大陆碰撞造山带形成机制的多样性.     

Thermotectonic evolution of the western fold-and-thrust belt, southern Uralides, Russia, as revealed by apatite fission track data

The Uralides, a linear N–S trending Palaeozoic fold belt, reveals an intact, well-preserved orogen with a deep crustal root within a stable continental interior. In the western fold-and-thrust belt of the southern Uralides, Devonian to Carboniferous siliciclastic and carbonate rocks overlay Mesoproterozoic to Neoproterozoic sedimentary rocks. Deformation in the Devonian, Carboniferous and Permian caused thick-skinned tectonic features in the western and central parts of the western fold-and-thrust belt. A stack of several nappes characterizes the deformation in the eastern part. Along the E–W transect AC-TS'96 that crosses the western fold-and-thrust belt, apatite fission track data record various stages of the geodynamic evolution of the Uralide orogeny such as basin evolution during the Palaeozoic, synorogenic movements along major thrusts, synorogenic to postorogenic exhumation and a change in the regional stress field during the Upper Jurassic and Lower Cretaceous. The Palaeozoic sedimentary cover and the Neoproterozoic basement of the Ala-Tau anticlinorium never exceed the upper limit of the PAZ since the Devonian. A temperature gradient similar to the recent one (20 °C/km) would account for the FT data. Reactivation of the Neoproterozoic Zilmerdak thrust was time equivalent to the onset of the Devonian and Carboniferous collision-related deformation in the east. West-directed movement along the Tashli thrust occurred in the Lower Permian. The Devonian and Carboniferous exhumation path of the Neoproterozoic siliciclastic units of the Tirlyan synclinorium mirrors the onset of the Uralian orogeny, the emplacement of the Tirlyan nappe and the continuous west-directed compression. The five main tectonic segments Inzer Synclinorium, Beloretzk Terrane, Ala-Tau anticlinorium, Yamantau anticlinorium and Zilair synclinorium were exhumed one after another to a stable position in the crust between 290 and 230 Ma. Each segment has its own t–T path but the exhumation rate was nearly the same. Final denudation of the western fold-and-thrust belt and exhumation to the present surface probably began in Late Tertiary. In Jurassic and Cretaceous, south-directed movements along W–E trending normal faults indicate a change in the tectonic regime in the southern Uralides.     

青藏高原及邻区三阶段构造演化与成矿演化

青藏高原具有典型的三分时空结构和3种尺度动力学体系.青藏高原由3个构造结调整的3个盆山体系组成, 北部、东部和南部3个盆山体系分别受控于古亚洲洋及西伯利亚、西太平洋和特提斯三大构造域, 经历了前寒武纪超大洋一超大陆耦合、加里东期-印支期-燕山期和喜马拉雅早期自北而南的洋陆耦合和板内盆山耦合三大构造发展过程, 形成于地核流层驱动的地核(或全球) 动力学过程、地幔流层驱动的地幔(或岩石圈) 动力学过程和地壳流层驱动的地壳(或大陆) 动力学过程, 构成历史地球系统动力学系统.青藏高原不是印度板块与欧亚板块碰撞的结果, 而是形成于下地壳流动驱动的板内盆山作用, 可分为以中、新生代有序向南迁移式构造隆升、水平运动、地质作用和成矿作用为特征的板内造山阶段和以脉动式快速隆升、垂直运动、地理作用和环境变化为特征的均衡成山阶段.构造谱系决定了成矿谱系, 区域构造叠加演化造成地壳成熟度的不断增加和矿床密集度的不断提高.青藏高原3个构造成矿演化阶段包括1.8~1.4Ga、500~420Ma、300~260Ma、180~120Ma、65~30Ma、23~7Ma等6个主金属成矿期, 1.8~1.4Ga超大陆裂解事件形成与深地幔火山岩浆作用有关的大红山式海相火山喷流沉积改造型铁铜矿、金川式与镁铁-超镁铁质岩有关的铜镍硫化物浆矿床, 500~420Ma、300~260Ma和180~120Ma特提斯裂解环境下形成罗布莎式地幔剪切-改造脉型(豆荚状) 铬铁矿床、呷村式海相火山成因块状硫化物矿床等, 180~120Ma、65~30Ma和23~7Ma是青藏高原自北而南板内伸展环境下大规模成矿期, 形成驱龙式斑岩铜矿床、哀牢山式剪切带型金矿床、金顶式陆相盆地沉积型铅锌矿床, 构成一个完整的地球系统成矿动力学演化体系.      

U-Pb ages of zircons from meta-igneous and meta-sedimentary rocks of the Sierra de Guadarrama: implications for the Central Iberian crustal evolution

U-Pb data of zircons from various gneisses of the eastern Sierra de Guadarrama, Central Spain, make it possible to reconstruct the pre-Hercynian and Hercynian history of this area: (1) upper intercept ages (2400 Ma for meta-igneous and 2000 Ma for meta-sedimentary rocks) of discordias defined by data of anhedral zircon fractions document the existence of Early Proterozoic crust; (2) lower intercept minimum ages of anhedral zircon fractions show radiogenic lead loss at about 540 Ma due to a thermal event leading to volcanism and emplacement of granitoid rocks into Precambrian crust: growth of euhedral zircons is possibly related to this event; (3) lower intercept minimum ages of about 380 Ma defined by anhedral zircon fractions in meta-sedimentary rocks prove an Early Hercynian event. According to present knowledge on the metamorphism in the Sierra de Guadarrama this event could be explained in terms of a Barrow-type medium-pressure metamorphism. The inferred Cadomian igneous event relates the geological history of Central Spain with that of western Africa to the south and Brittany to the north. Furthermore, similarities of the crustal evolution in the area studied and other internal zones of the Hercynian belt (Moldanubian zone, French Central Massiv) are confirmed. The Early Hercynian event for the first time affected all the rocks of the area together. The pre-Hercynian evolution of the two complexes is different and the present association of the basement rocks may be explained by thrusting or in terms of Early-Hercynian nappe transport.     

特提斯喜马拉雅构造带雅拉香波穹隆构造热事件LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄证据

雅拉香波穹隆位于特提斯喜马拉雅构造带东部,出露显生宙不同时期的岩石地层,发育强烈韧性剪切变形和多期岩浆热事件,良好地记录了印度大陆俯冲导致的构造变形和岩浆热历史。对雅拉香波穹隆不同构造部位的花岗质岩石进行LAICP-MS锆石U-Pb同位素测年,获得4期构造岩浆事件的高精度测年数据。早期锆石年龄520.4±6.3Ma与536±12Ma指示喜马拉雅地块结晶基底泛非期岩浆侵位时代,晚期锆石年龄揭示新生代碰撞造山不同阶段构造热事件的发生时代。其中,45.6±1.2~44.16±0.88Ma反映印度大陆向北俯冲的起始时代,35.00±0.48Ma对应于始新世晚期增厚地壳深部构造热事件年龄,15.67±0.50Ma指示雅拉香波核部花岗岩侵位及穹隆的形成时代。     

特提斯喜马拉雅构造带雅拉香波穹隆构造热事件LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄证据

雅拉香波穹隆位于特提斯喜马拉雅构造带东部,出露显生宙不同时期的岩石地层,发育强烈韧性剪切变形和多期岩浆热事件,良好地记录了印度大陆俯冲导致的构造变形和岩浆热历史。对雅拉香波穹隆不同构造部位的花岗质岩石进行LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年,获得4期构造岩浆事件的高精度测年数据。早期锆石年龄520.4±6.3Ma与536±12Ma指示喜马拉雅地块结晶基底泛非期岩浆侵位时代,晚期锆石年龄揭示新生代碰撞造山不同阶段构造热事件的发生时代。其中,45.6±1.2~44.16±0.88Ma反映印度大陆向北俯冲的起始时代,35.00±0.48Ma对应于始新世晚期增厚地壳深部构造热事件年龄,15.67±0.50Ma指示雅拉香波核部花岗岩侵位及穹隆的形成时代。