Growth of the Namche Barwa Syntaxis and associated evolution of the Tsangpo Gorge: Constraints from structural and thermochronological data

The eastern syntaxis of the Himalaya, Namche Barwa, is dominated by a north-plunging antiform which began to decompress/grow at approximately 4 Ma. New fission-track analyses on both apatite and zircon, combined with previous geochronological ages, indicate that the Namche Barwa Dome also extended laterally while growing vertically. Zircon fission-track ages range from 17.6 to 0.2 Ma and have a strong relationship to the main faults of the region, including the Tertiary Tsangpo Suture, with the younger ages inside the fault bounds towards the syntaxis core on the Indian Plate and the older ages away from the fault. Apatite ages reveal that the dome has grown laterally and now impinges over the older faulted margin onto the Asian Plate. The dome is traversed by the Tsangpo which has followed the trace of the Suture for over 1300 km from its source to the entrance of the dome near Dania. As the Tsangpo crosses the dome it departs from the Suture but rejoins it some 60 km northeastwards. We construe that the Suture has been displaced by the growing antiform and as a consequence, the antecedent river has been “dragged” in a left-lateral sense along the exhuming north-plunging dome. Restoring the Suture to its position prior to 4 Ma reveals a path of the Tsangpo eastwards across the present southwestern position of the Namche Barwa indentation. This geometric reconstrunction implies that the Tsangpo and the Brahmaputra were always one and the same river. In addition, the Tsangpo was tectonically forced into juxtaposition with a tributary of the Jiali-Parlung which it probably then captured. The capture was due to tectonic forcing, in the last 4 Ma, rather than headward retreat of the paleo-Brahmaputra as has been previously suggested.     

喜马拉雅造山带东构造结拉布拉多期和格林威尔期造山作用的记录

位于喜马拉雅东构造结西北部的南迦巴瓦复合体,是构造应力最强、隆升和剥蚀最快、新生代变质和深熔作用最强的地区。为厘定该地区早期的变质岩浆作用,本文对南迦巴瓦复合体北部的花岗片麻岩和混合岩进行了岩石学和年代学研究。花岗片麻岩原岩为富钾的偏铝质花岗岩,具有岩浆弧花岗岩的成分特征。花岗片麻岩中的锆石具有岩浆锆石的环带结构,记录了487.9±1.6Ma的一期构造岩浆事件;混合岩的锆石具有明显的核-边结构,核部和边部的不协和线交点年龄分别为1559±13Ma、1154±12Ma。对比印度大陆东部的西隆高原、东高止造山带,发现三者都经历了拉布拉多期、格林威尔期以及泛非期的造山作用。因此,我们认为喜马拉雅东构造结与这两个地区密切相关,可能是他们向北的延伸,这三者可能组成统一的印度大陆东部造山带,一起经历了哥伦比亚超大陆、Rodinia和冈瓦纳超大陆的聚合与裂解过程。     

利用远震接收函数揭示的喜马拉雅东构造结台阵下方地壳结构及其动力学意义

在喜马拉雅造山带的东缘,雅鲁藏布江缝合带在这里发生急剧转折,南迦巴瓦变质体快速隆起,然而关于东构造结的形成机制一直未有定论.利用围绕南迦巴瓦峰的48个宽频带地震台站记录的远震数据提取P波接收函数,采用改进的H-κ叠加方法和共转换点叠加方法综合研究了东构造结的地壳厚度、波速比分布和地壳结构特征.结果表明:研究区平均地壳厚度为64.03 km,大部分台站介于60.48~66.55 km范围;平均波速比为1.728,主要集中范围为1.696~1.742.东构造结地壳厚度横向变化剧烈,构造结西端和北端厚而中间薄,东构造结核部Moho面呈现上隆的构造形态,东西向上隆幅度约为6~7 km,南北向的上隆超过9~10 km.东构造结核部地壳上隆减薄可能由高密度、高波速的岩石圈撕裂残片拆沉到上地幔软流圈后重力失衡所致.平均波速比超过1.8的高值异常展布于东构造结的两侧,推测为环东构造结的壳内部分熔融体.东构造结地壳上隆减薄和壳内部分熔融的存在很可能均与幔源热物质的上涌有关,而软流圈地幔的上涌则可能由印度板片的撕裂引起.     

南迦巴瓦峰地区雅鲁藏布构造带中石英(片)岩的岩石化学特征及变质条件探讨

雅鲁藏布构造带在喜马拉雅东构造结地区大致呈弧形展布,宽21km～10km的蛇绿混杂岩带,带内岩石类型为云母石英(片)岩、绿片岩和变超镁铁岩块体等。其中云母石英(片)岩类广泛分布,宏观上呈巨大而狭长且岩性较单一的岩片,或与绿片岩(变玄武岩)混杂在一起。在化学成份上,MnO／TiO2比值低,Al／(Al Fe Mn)比值高,与洋脊附近热水成因深海硅质岩有很大的区别。在Al-Fe-Mn图解上,落在“生物成因硅质岩”范围内,原岩应为不纯的硅质岩类和砂、泥质岩,形成于弧后盆地小洋盆。矿物温压计算及多硅白云母的特点说明变质作用曾经历了角闪岩相,变质温压条件可能达到T=500C～650C,P=0.75GPa～0．8GPa,之后,构造带边界阿尼桥断层和米林-鲁朗断层发生强烈走滑,产生低温高压动力变质作用,形成高压、超高压型多硅白云母。     

Evidence for Holocene megafloods down the Tsangpo River gorge, southeastern Tibet

Lacustrine and alluvial terraces and sediments record the extent of at least two Holocene glacially dammed lakes immediately upstream of the Tsangpo River gorge at the eastern syntaxis of the Himalaya. The larger lake covered 2835 km², with a maximum depth of 680 m and contained an estimated 832 km³ of water; the smaller lake contained an estimated 80 km³ of water. Radiocarbon dating of wood and charcoal yielded conventional radiocarbon ages of 8860 ± 40 and 9870 ± 50 ¹⁴C yr B.P. for the higher set of lake terraces, and 1220 ± 40 and 1660 ± 40 ¹⁴C yr B.P. for sediments from the lower terraces. Catastrophic failure of the glacial dams that impounded the lakes would have released outburst floods down the gorge of the Tsangpo River with estimated peak discharges of up to 1 to 5 × 10⁶ m³ s⁻¹. The erosive potential represented by the unit stream power calculated for the head of the gorge during such a catastrophic lake breakout indicates that post-glacial megafloods down the Tsangpo River were likely among the most erosive events in recent Earth history.     

东喜马拉雅构造结更新世两期抬升-剥露事件的裂变径迹证据

对出露在东喜马拉雅构造结南迦巴瓦地区那木拉峰的片麻岩进行了系统垂向上的磷灰石裂变径迹取样分析,在3393～4537m取样高程内的10个样品获得的磷灰石裂变径迹分析结果显示:中值年龄在0.64～1.58Ma之间,平均封闭径迹长度在14.0～15.2μm之间,标准偏差在1.0～3.5μm之间。其中,径迹长度数据为这一地区的首次报道,可以为数据分析的可靠性提供重要保证。通过利用裂变径迹的"香蕉图"模式分析,在这批年龄结果中进一步区分出了代表混合年龄的样品组分和代表事件年龄的样品组分。事件年龄揭示这一地区在更新世有两期抬升-剥露事件的记录,时间分别为1.10±0.24Ma和0.65±0.08Ma。而磷灰石裂变径迹年龄在剖面线上的空间分布显示山体内部的高海拔地区年龄较新,向边缘低海拔地区逐渐变老的趋势。这种分布特征与早期多雄拉-那木拉褶皱构造变形无关,是东喜马拉雅构造结地区正处于快速抬升-剥露过程中的一种指示。据地温梯度30～40℃/km推算的1Ma以来的平均视剥露速率约为2.43～3.24mm/a。而结合前人的研究成果分析,这一地区快速地抬升-剥露过程可能自3Ma已发生。东喜马拉雅构造结1.10Ma和0.65Ma的抬升-剥露事件可以与青藏高原隆起过程中周缘地区的"昆黄运动"、气候转型和沙漠化等同期响应事件在年代学上建立联系。青藏高原的周缘隆起在更新世时期表现出的活动响应具有准同时的特征。     

印度大陆俯冲过程中的高压变质与深熔作用：东喜马拉雅构造结南迦巴瓦杂岩的相平衡模拟研究

位于东喜马拉雅构造结的南迦巴瓦杂岩是高喜马拉雅结晶岩系的一部分,是印度大陆深俯冲到欧亚板块之下经历了高压变质作用的产物。基于岩相学和矿物化学研究,本文对南迦巴瓦杂岩中的泥质变质岩进行了相平衡模拟研究。结果表明,泥质岩石经历了高压麻粒岩相变质作用,峰期矿物组成是石榴石+蓝晶石+黑云母+斜长石+钾长石+石英+金红石,峰期变质条件是~820℃,13.0~13.5kb,表明印度大陆至少俯冲到了约45km深度,构成了青藏高原的加厚下地壳。高压泥质变质岩在进变质和峰期变质过程中经历了白云母和黑云母脱水反应引起的部分深熔,熔融程度可达27vol%,形成了花岗质成分的熔体,构成了喜马拉雅造山带淡色花岗岩的源区。因此,青藏高原具有一个深熔融的中下地壳,为其侧向流动提供了有利的流变学环境。     

喜马拉雅造山带东构造结南迦巴瓦岩群地质年代学和前寒武纪构造演化

位于喜马拉雅造山带东构造结,印度-雅鲁藏布江缝合带以南的南迦巴瓦岩群经历了高压变质作用和强烈的部分熔融与混合岩化作用.本文选择广泛分布的长英质片麻岩进行了岩石学和年代学研究.除个别岩石保存了由石榴石 蓝晶石 三元长石 石英组成的高压泥质麻粒岩相变质矿物组合以外,大多数片麻岩具有角闪岩相变质矿物组合,它们的原岩包括闪长岩和花岗闪长岩,并具有岩浆弧花岗岩的化学成分特征.片麻岩中的锆石普遍具有核-边结构.SARIMP和LA-ICP-MS原位分析表明,锆石的边缘给出了古生代至新生代的多期变质和岩浆事件年龄(500～10Ma),而锆石的核部给出了前寒武纪年龄,但主要集中在～2500Ma,～1800Ma,～1600Ma和～1000Ma.所分析的锆石区域具有明显的岩浆结晶环带和高的Th/U比值,表明它们所指示的是多期岩浆活动事件年代.这些年代峰值与整个高喜马拉雅结晶杂岩及印度陆块所获得的前寒武纪构造热事件年龄及分布特征基本上可以对比.因此,我们认为南迦巴瓦岩群及高喜马拉雅结晶杂岩的原岩是由新太古代至新元古代形成的多期岩浆岩组成,并作为印度陆块的一部分经历了Columbia、Rodinia和Gondwana超大陆的形成与裂解过程,以及喜马拉雅期的区域变质与岩浆作用再造.     

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.     

大陆碰撞造山带的流体成分与演化:东喜马拉雅构造结南迦巴瓦岩群高压麻粒岩的流体包裹体研究

位于喜马拉雅东构造结的南迦巴瓦岩群经历了高压麻粒岩相、中压麻粒岩相和角闪岩相三期变质作用.在高压麻粒岩中含有复杂的流体包裹体类型,按照捕获先后顺序有:H2O-CO2±CH4包裹体(Ⅰ型);CO2±CH4±N2包裹体(Ⅱ型);高盐度多相包裹体(Ш型);中.低盐度H2O包裹体(Ⅳ型)和极低密度气体包裹体或"空"包裹体(Ⅴ型).在基性麻粒岩中,被石榴石包裹石英中孤立分布的H2O-CO2 4-CH4包裹体,以及部分沿石榴石晶内裂隙分布的H2-CO2±CH4和H2O包裹体轨迹未穿过围绕石榴石的辉石 斜长石后成合晶冠状体,表明它们有可能是在麻粒岩相变质阶段捕获的.然而,所有流体包裹体的等容线均从麻粒岩相变质峰期P-T区间下方通过,说明麻粒岩相变质峰期捕获的包裹体均受到了不同程度的改造,包括部分爆裂、渗漏和流体-矿物相互作用等.现存的富CO2流体包裹体均具有较低密度,并且往往含有明显数量CH4和N2组分,不可能是麻粒岩相变质峰期捕获的包裹体.根据富CO2包裹体与具有不同相比的H2-CO2包裹体共存推测,大部分CO2包裹体是通过H2O-CO2包裹体中H2O的选择性泄漏而形成的.Ⅲ型高盐度盐水包裹体很可能是角闪岩相退变质过程中捕获的,因其等容线与退变质轨迹近于平行,这些包裹体很可能保存了其在角闪岩相阶段捕获时的原生物理化学特征.沿矿物颗粒裂隙分布的大量Ⅳ型和Ⅴ型包裹体,应该是角闪岩相或更晚期形成的次生包裹体,代表了浅成(近地表)环境的循环流体.与世界许多地区麻粒岩相岩石普遍舍高密度纯CO2流体包裹体不同,南迦巴瓦岩群高压麻粒岩以富含H2O-CO4±CH4和H2O包裹体为特征,这可能与高压麻粒岩与高温麻粒岩产出于不同的构造环境和经历的退变质轨迹有关.