地学前缘 ›› 2020, Vol. 27 ›› Issue (1): 194-203.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2019.11.29
收稿日期:
2019-10-10
修回日期:
2019-10-30
出版日期:
2020-01-20
发布日期:
2020-01-20
作者简介:
刘德民(1975- ),男,博士,副教授,主要从事构造地质学与地热地质学方面的教学和研究。 E-mail: 5guc@163.com
基金资助:
LIU Demin(), YANG Weiran, GUO Tieying
Received:
2019-10-10
Revised:
2019-10-30
Online:
2020-01-20
Published:
2020-01-20
摘要:
开合构造是一种全球构造假说,该假说基础为地球上的一切物质和地质体都存在开合表现;可以用开合构造观解释一些板块构造理论登陆后不能合理解释的地质现象。文章在结合前人基础地质资料基础上,分析藏南地区基本的构造单元划分;强调动态构造单元划分,提出了被重力拆离断层改造叠加的逆断层区以及被拆离断层改造的正断层区。在主流观点提出碰撞挤压造山形成青藏高原时,野外科学考察发现了绒布寺伸展正断层的存在。文章认为绒布寺伸展正断层与主中央逆冲断层形成时间比藏南拆离系要早,两者构成了藏南挤出构造的两个边界;而藏南拆离系是晚期形成的,局部叠加在主中央逆冲断层之上,并且珠峰北追踪了早期绒布寺正断层呈相对高角度产出。3条断裂构造系统是不同时期、不同构造背景下的产物。藏南由前人所划分的飞来峰、构造窗等逆冲推覆构造系统中的构造单元,往往挤压逆冲特征表现不明显,却表现出由新的地层覆盖在老地层之上而显示地层柱缺失的特征。文章认为这些是滑覆构造的表现,是藏南地区晚期重力滑覆作用的产物。用开合构造理论将该地区新生代构造演化划分为由开转换为合;然后由合转换为开,构成一个完整开合演化历史,在这多阶段构造演化过程中,地球深部的热能、地球内部的重力势能以及构造引起的附加应力能起到关键作用。
中图分类号:
刘德民, 杨巍然, 郭铁鹰. 藏南地区新生代多阶段构造演化及其动力学的探讨[J]. 地学前缘, 2020, 27(1): 194-203.
LIU Demin, YANG Weiran, GUO Tieying. Discussion on Cenozoic tectonic development and dynamics in South Tibet[J]. Earth Science Frontiers, 2020, 27(1): 194-203.
图1 青藏高原南部地质构造(据文献[3,4]修改) 1—全新统;2—新生界;3—古近系;4—白垩系:5—中生界;6—石炭系—二叠系(盖层3);7—前泥盆系(盖层2);8—新元古界—寒武系(盖层1);9—新元古界(盖层1);10—中元古界(基底);11—蛇绿混杂岩;12—闪长岩;13—新近纪二长花岗岩;14—新近纪花岗岩;15—古近纪花岗闪长岩;16—古近纪花岗岩;17—奥陶纪二长花岗岩;18—奥陶纪花岗岩;19—新元古代二长花岗岩;20—元古宙花岗岩;21—正断裂;22—性质不明断裂;23—走滑断裂;24—逆冲断裂;25—拆离断裂;26—受拆离断层叠加改造的正断裂;27—受拆离断层叠加改造的逆冲断裂;28—隐伏逆冲断裂;29—隐伏拆离断裂;30—冈底斯构造带;31—雅鲁藏布构造缝合带;32—特提斯喜马拉雅构造带;33—高喜马拉雅构造带;34—低喜马拉雅构造带;35—次喜马拉雅构造带;36—主边缘逆冲断层;37—主中央逆冲断层;38—藏南拆离系;39—定日岗巴逆冲断层;40—札达—邛多江逆冲断层;41—雅鲁藏布江南逆冲断层。ITSZ—雅鲁藏布江构造带;THM—特提斯喜马拉雅构造带;GHM—高喜马拉雅构造带;LHM—低喜马拉雅构造带;SHM—次喜马拉雅构造带。
Fig.1 Tectonic sketch map of southern Tibet. Modified from [3-4].
图2 藏南拆离系构造位置示意图(据文献[6]) HST—喜马拉雅底部逆冲断裂;MCT—主中央逆冲断裂;MBT—主边界逆冲断裂;MFT—主前锋逆冲断裂;STDS—藏南拆离系。
Fig.2 Tectonic sketch map of the Himalayan region, showing the location of the STD structure. Adapted from [6].
图3 喜马拉雅造山带构造剖面图(据文献[7]) MHT—主喜马拉雅冲断裂;MCT—主中央逆冲断裂;MBT—主边界逆冲断裂;MFT—主前锋逆冲断裂;IYSZ—印度—雅鲁藏布缝合带;GDS—冈底斯构造带。
Fig.3 Tectonic profile of the Himalayan orogenic belt. Adapted from [7].
图4 藏南构造演化模式图(据文献[11]) 1—北喜马拉雅穹隆; 2—特提斯沉积岩系;3—上喜马拉雅结晶岩系; 4—下喜马拉雅结晶岩系; 5—低喜马拉雅构造带; 6—西瓦利克沉积岩系; 7—中新世磨拉石; 8—冈底斯岩基; 9—蛇绿岩;YTS—雅鲁藏布缝合带;GCT—大反向逆冲断层。
Fig.4 Tectonic evolutionary pattern of South Tibet. Adapted from [11].
对比特征 | 推覆构造(飞来峰) | 滑覆构造(滑来峰) | ||
---|---|---|---|---|
伸展滑覆 | 重力滑动 | |||
构造体制 | 挤压体制 | 伸展体制 | 隆起背景下的重力作用 | |
构 造 体 的 变 形 | 断层组合 | 逆断层 | 正断层 | 兼而有之,其前缘更似 推覆构造,根部则具伸 展构造特征 |
褶皱特点 | 倒转-平卧背斜为主, 倒转翼变薄拉断 | 下翼成倒转翼保存完好 | ||
杏仁等变形 | 长轴直立,短轴水平, 常成直立椭球状 | 与之相反,常为平躺的椭球状 | ||
变形序列 | 老地层推覆于新地层之上, 常地层重复 | 与之相反,常地层缺失 | ||
变形结构 | 水平缩短,垂向相厚 | 水平拉长,垂向变薄 | ||
构造面之下变形 | 多经受挤压缩短 | 伸展变形微弱 | 有时有明显伸展变形 |
表1 滑覆构造与推覆构造的区别
Table 1 Discrimination of nappe and slipe tectonics
对比特征 | 推覆构造(飞来峰) | 滑覆构造(滑来峰) | ||
---|---|---|---|---|
伸展滑覆 | 重力滑动 | |||
构造体制 | 挤压体制 | 伸展体制 | 隆起背景下的重力作用 | |
构 造 体 的 变 形 | 断层组合 | 逆断层 | 正断层 | 兼而有之,其前缘更似 推覆构造,根部则具伸 展构造特征 |
褶皱特点 | 倒转-平卧背斜为主, 倒转翼变薄拉断 | 下翼成倒转翼保存完好 | ||
杏仁等变形 | 长轴直立,短轴水平, 常成直立椭球状 | 与之相反,常为平躺的椭球状 | ||
变形序列 | 老地层推覆于新地层之上, 常地层重复 | 与之相反,常地层缺失 | ||
变形结构 | 水平缩短,垂向相厚 | 水平拉长,垂向变薄 | ||
构造面之下变形 | 多经受挤压缩短 | 伸展变形微弱 | 有时有明显伸展变形 |
图7 过珠穆朗玛峰构造剖面图(a)及高喜马拉雅构造带垂向挤出的数值模拟(b)(b据文献[24]) YZZ—雅鲁藏布江缝合带;LVS—拉轨岗日构造带;STDS—藏南拆离断层;RNF—绒布寺正断层;GHM—高喜马拉雅构造带;MCT—主中央逆冲断层;MBT—主边界逆冲断层;MFT—主前锋逆冲断层。
Fig.7 (a) Cross-section of the Chomolangma area. (b) Finite element modeling of the vertical extrusion of the Higher Himalayan Zone ((b)adapted from [24])
[1] | 杨巍然. 开合构造研究中的几个问题[J]. 地质通报, 2004, 23(3):195-199. |
[2] | 姜春发. 开合构造概况[J]. 地质通报, 2004, 23(3):199-207. |
[3] | PAN G T, DING J, YAO D S, et al. Geological map of Qinghai-Xizang (Tibet) Plateau and adjacent areas[M]. Chengdu: Chengdu Cartographic Publishing House, 2004. |
[4] | 任纪舜. 1∶500万国际亚洲地质图[CM]. 北京: 地质出版社, 2013. |
[5] | HEIM A, GANSSER A. Central Himalaya geological observations of the Swiss expeditions 1936[J]. Mémoire, Société Helvetique Science Naturelle, 1939, 73:1-245. |
[6] |
HODGESK V, HURTADO J M, WHIPPLE K X. Southward extrusion of Tibetan crust and its effect on Himalayan tectonics[J]. Tectonics, 2001, 20:799-809.
DOI URL |
[7] | 许志琴, 王勤, 曾令森, 等. 高喜马拉雅的三维挤出模式[J]. 中国地质, 2013, 40(3):671-680. |
[8] |
HARRISON T M, RYERSON F J, LEFORT P, et al. A late Miocene-Pliocene origin for the Central Himalayan inverted metamorphism[J]. Earth and Planetary Science Letters, 1997, 146:1-8.
DOI URL |
[9] |
ARITA K. Origin of the inverted metamorphism of the Lower Himalayas Central Nepal[J]. Tectonophysics, 1983, 95:43-60.
DOI URL |
[10] |
LEFORT P. Himalayas-collided range-present knowledge of continental arc[J]. American Journal of Science, 1975, 275:1-44.
DOI URL |
[11] |
LELOUP P H, MAHEO G, AMAUD N, et al. The south Tibet detachment shear zone in the Dinggye area: time constraints on extrusion models of the Himalayas[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2010, 292:1-16.
DOI URL |
[12] |
BURG J P, CHEN G M. Tectonics and structural formation of southern Tibet, China[J]. Nature, 1984, 311:219-223.
DOI URL |
[13] | BURCHFIEL B C, CHEN Z L, HODGES K V, et al. The south Tibetan detachment system, Himalayan Orogen: extension con-temporaneous with and parallel to shortening in a collisional mountain belt[J]. Special Paper-Geological Society of America, 1992, 269:1-41. |
[14] |
HODGES K V, PARRISH R R, SEARLE M P. Tectonic evolution of the central Annapurna Range, Nepalese Himalayas[J]. Tectonics, 1996, 15:1264-1291.
DOI URL |
[15] | SEARLE M P, SIMPSON R L, LAW R D, et al. The structural geometry, metamorphic and magmatic evolution of the Everest massif, High Himalaya of Nepal-South Tibet[J]. Journal Geology Science of London, 2003, 160:345-366. |
[16] | 刘焰, WOLFGANG S, 李剑, 等. 藏南定日地区主中央冲断层与藏南拆离系的特征及其活动时代[J]. 地质通报, 2004, 23(7):636-644. |
[17] |
MEIGS A J, BURBANK D W, BECK R A, Middle-Late Miocene (N 10 Ma) formation of the Main Boundary Thrust in the western Himalaya[J]. Geology, 1995, 23:423-426.
DOI URL |
[18] |
DECELLES P G, GEHRELS G E, QUADE J, et al. Neogene foreland basin deposits, erosional unroofing, and the kinematic history of the Himalayan fold-thrust belt, western Nepal[J]. Geological Society of America Bulletin, 1998, 110:2-21.
DOI URL |
[19] | GANSSER A. The geology of the Himalayas[M]. New York: Wiley Inter-science, 1964: 289. |
[20] | NAKATA T. Active faults of the Himalaya of India and Nepal[J]. Special Paper-Geological Society of America, 1989, 232:243-264. |
[21] |
SCHELLING D, ARITA K. Thrust tectonics, crustal shortening, and the structure of the far-eastern Nepal, Himalaya[J]. Tectonics, 1991, 10:851-862.
DOI URL |
[22] |
ZHAO W J, NELSON K D. Project INDEPTH Team. Deep seismic reflection evidence for continental underthrusting beneath southern Tibet[J]. Nature, 1993, 366:557-559.
DOI URL |
[23] | 尹安. 喜马拉雅造山带新生代构造演化: 沿走向变化的构造几何形态、剥露历史和前陆沉积的约束[J]. 地学前缘, 2006, 13(5):416-515. |
[24] | 曾佐勋, 杨巍然, FRANZ N, 等. 造山带挤出构造[J]. 地质科技情报, 2001, 20(1):1-7. |
[25] | 刘德民, 李德威. 喜马拉雅造山带中段定结地区拆离断层[J]. 大地构造与成矿学, 2003, 27(1):37-42. |
[26] | 张宏飞, HARRIS N, PARRISH R, 等. 北喜马拉雅萨迦穹窿中苦堆和萨迦淡色花岗岩的 U-Pb 年龄及其地质意义[J]. 科学通报, 2004, 49:2090-2094. |
[27] | 吴福元, 刘志超, 刘小驰, 等. 喜马拉雅淡色花岗岩[J]. 岩石学报, 2015, 31(1):1-36. |
[28] | 张进江, 丁林, 钟大赉, 等. 喜玛拉雅平行于造山带伸展:是垮塌的标志还是挤压隆升过程的产物?[J]. 科学通报, 1999, 44(19):2031-2036. |
[29] | 王瑜, 万景林, 李大明, 等. 藏南伸展拆离系聂拉木一带构造抬升的热年代学证据[J]. 矿物岩石地球化学通报, 2001, 20(4):292-294. |
[30] |
SORKHABI R B, STUMP E, FOLAND K A, et al. Fission-track and 40Ar/39Ar evidence for episodic denudation of the Gangotri granites in the Garhwal Higher Himalaya, India[J]. Tectonophysics, 1996, 260:187-199.
DOI URL |
[31] |
BURBANK D W, BLYTHE A E, PUTKONEN J, et al. Decoupling of erosion and precipitation in the Himalayas[J]. Nature, 2003, 426:652-655.
DOI URL |
[32] | 刘德民, 李德威, 杨巍然, 等. 喜马拉雅造山带晚新生代构造隆升的裂变径迹证据[J]. 地球科学:中国地质大学学报, 2005, 30(2):147-152. |
[33] |
ZEITLER P K. Cooling history of the NW Himalaya, Pakistan[J]. Tectonics, 1985, 4(1):127-151.
DOI URL |
[34] |
BURG J P, NIEVERGELT P, OBERLI F, et al. The Namche Barwa syntaxis: evidence for exhumation related to compressional crustal folding[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 1998, 16:239-252.
DOI URL |
[35] | VANNAY J C, GRASEMANN B, RAHN M, et al. Miocene to Holocene exhumation of metamorphic crustal wedges in the NW Himalayan orogen: evidence for tectonic extrusion coupled to fluvial erosion[J]. Tectonics, 2004, 23:1-24. |
[36] | 朱大岗, 孟宪刚, 邵兆刚, 等. 西藏扎达盆地形成演化与喜马拉雅山隆升[J]. 地球学报, 2006, 27(3):193-200. |
[37] | 潘保田, 方小敏, 李吉均, 等. 晚新生代青藏高原隆升与环境变化[M]∥施雅风, 李吉均, 李炳元. 青藏高原晚新生代隆升与环境变化. 广州, 广东科技出版社, 1998, 1-463. |
[38] |
ZHEISHENG A, KUTZBACH J E, PRELLl W L, et al. Evolution of Asian monsoons and phased uplift of the Himalaya-Tibetan Plateau since Late Miocene times[J]. Nature, 2001, 411(3):62-66.
DOI URL |
[39] | 王富葆, 李升峰, 申旭辉, 等. 吉隆盆地的形成演化、 环境变迁与喜马拉雅山隆起[J]. 中国科学: D辑, 1996, 26:329-335. |
[40] | 施雅风, 李吉均, 李炳元, 等. 晚新生代青藏高原的隆升与东亚环境变化[J]. 地理学报, 1999, 54(1):10-21. |
[41] | 丁林, 钟大赉, 潘裕生, 等. 东喜马拉雅构造结上新世以来快速抬升的裂变径迹证据[J]. 科学通报, 1995, 40(16):1479-1500. |
[42] | 郑勇, 张进江, 王佳敏, 等. 聂拉木地区喜马拉雅造山带上新世以来快速剥蚀事件及其构造-气候耦合意义[J]. 科学通报, 2014, 59(11):987-998. |
[1] | 牛露佳, 石成岳, 王占刚, 周永章. 三维复杂地质结构模型的InterfaceGrid表达方法[J]. 地学前缘, 2024, 31(4): 129-138. |
[2] | 毕先梅, 莫宣学, 刘艳宾. 西藏南部极低级变质岩及其地质与资源意义[J]. 地学前缘, 2024, 31(1): 201-210. |
[3] | 何登发. 中国多旋回叠合沉积盆地的形成演化、地质结构与油气分布规律[J]. 地学前缘, 2022, 29(6): 24-59. |
[4] | 薛帅, 卢占武, 李文辉, 王光文, 王海燕, 梁宏达. 青藏高原错那—沃卡裂谷中部电性结构及其动力学意义[J]. 地学前缘, 2022, 29(2): 393-401. |
[5] | 李国彪, 王天洋, 李新发, 牛晓路, 张文苑, 谢丹, 李阅薇, 姚又嘉, 李琪, 马雪嵩, 李兴鹏, 修迪, 韩子晨, 赵胜楠, 韩屹, 薛嵩, 任荣, 贾志霞. 西藏特提斯喜马拉雅海相白垩纪—古近纪生物地层与重大地质事件研究进展[J]. 地学前缘, 2020, 27(6): 144-164. |
[6] | 高莲凤, 李璞壮, 张振国, 万晓樵, 夏世强, 董桂玉, 王兆生, 冷春鹏, 张盈, 姚纪明, 张琳婷, 于江涛, 殷世艳. 藏南江孜侏罗系/白垩系界线时期古海洋环境分析[J]. 地学前缘, 2020, 27(4): 272-281. |
[7] | 杨巍然, 姜春发, 张抗, 郭铁鹰, 游振东. 运用开合旋构造观探究地球内部是如何运行的[J]. 地学前缘, 2020, 27(1): 204-210. |
[8] | 王杰, 吴海波, 鲁小飞, 李献瑞. 开合构造在不同时空尺度下的地学表现[J]. 地学前缘, 2020, 27(1): 260-269. |
[9] | 彭建兵,黄伟亮,王飞永,刘阳. 中国城市地下空间地质结构分类与地质调查方法[J]. 地学前缘, 2019, 26(3): 9-21. |
[10] | 胡志平,彭建兵,张飞,王瑞,陈南南. 浅谈城市地下空间开发中的关键科学问题与创新思路[J]. 地学前缘, 2019, 26(3): 76-84. |
[11] | 杨巍然,姜春发,张抗,郭铁鹰. 开合旋构造体系及其形成机制探讨:兼论板块构造的动力学机制[J]. 地学前缘, 2019, 26(1): 337-. |
[12] | 张磊,何登发,李涤,冀冬生,梁宇生,郑孟林,吴松涛,周歌. 准噶尔盆地白家海凸起的石炭系地质结构与成因模型[J]. 地学前缘, 2019, 26(1): 149-164. |
[13] | 张永,何登发,刘长磊. 塔里木盆地巴楚隆起的三维地质结构及成因机制[J]. 地学前缘, 2019, 26(1): 134-148. |
[14] | 陈槚俊,何登发,孙方源,王峰,张伟康. 塔北古隆起的三维地质结构及相关问题探讨[J]. 地学前缘, 2019, 26(1): 121-133. |
[15] | 何登发,伍顺利. 天井山古隆起的“前世今生”:论古隆起的构造复原[J]. 地学前缘, 2019, 26(1): 86-101. |
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