西藏班公湖—怒江构造带尼玛盆地构造性质

doi:10.13745/j.esf.sf.2021.11.45

地学前缘 ›› 2022, Vol. 29 ›› Issue (1): 266-284.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2021.11.45

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西藏班公湖—怒江构造带尼玛盆地构造性质

钟凌林¹(), 钟康惠¹^,^*(), 秦覃¹, 严钊¹, 杨雄¹, 何智远², 张洪杰¹, 彭杰¹, Johan De GRAVE², Stijn DEWAELE², 周慧文¹^,³, 何兴杰¹, 韩文文¹^,⁴, 龚晓波¹^,⁵, 杨海锐⁶, 董随亮¹^,⁷, 常宇鹏¹, 李开智¹, 窦杰¹, 李林¹, 何明峰¹, 刘毅龙¹

1.成都理工大学地球科学学院/构造成矿成藏自然资源部重点实验室, 四川成都 610059
2.根特大学地质学学院, 比利时根特 9000
3.海南省地质局, 海南海口 570206
4.核工业二八〇研究所, 四川广汉 618300
5.四川省地质矿产勘查开发局一〇六地质队, 四川成都 610000
6.中国冶金地质总局矿产资源研究院, 北京 100025
7.中国地质调查局成都地质调查中心, 四川成都 610000

收稿日期:2021-11-25 修回日期:2021-12-08 出版日期:2022-01-25 发布日期:2022-02-22
通信作者: 钟康惠
作者简介:钟凌林(1991—),男,博士,副研究员,主要从事构造地质学、构造成矿学研究。E-mail: zhonglinglin@cdut.edu.cn
基金资助:
国家科技重大研发专项专题(2018YFC0604105);中国地质调查局油气基础地质调查项目(DD20160160-08);中国地质调查局油气基础地质调查项目(DD20160161);构造成矿成藏自然资源部重点实验室开放基金项目(GZCK202104);成都理工大学珠峰计划专项经费资助项目(10912-KYQD2019_08166)

Structural characteristics of the Nima Basin in the Bangong-Nujiang tectonic belt, central Tibet

ZHONG Linglin¹(), ZHONG Kanghui¹^,^*(), QIN Qin¹, YAN Zhao¹, YANG Xiong¹, HE Zhiyuan², ZHANG Hongjie¹, PENG Jie¹, Johan De GRAVE², Stijn DEWAELE², ZHOU Huiwen¹^,³, HE Xingjie¹, HAN Wenwen¹^,⁴, GONG Xiaobo¹^,⁵, YANG Hairui⁶, DONG Suiliang¹^,⁷, CHANG Yupeng¹, LI Kaizhi¹, DOU Jie¹, LI Lin¹, HE Mingfeng¹, LIU Yilong¹

1. College of Earth Sciences and MNR Key Laboratory of Tectonic Controls on Mineralization and Hydrocarbon Accumulation, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China
2. Department of Geology, Ghent University, Ghent 9000, Belgium
3. Hainan Geological Bureau, Haikou 570206, China
4. The No.280 Institute, China National Nuclear Corporation, Guanghan 618300, China
5. The 106 Geological Team, Sichuan Bureau of Geology & Mineral Resources, Chengdu 610000, China
6. Institute of Mineral Resources Research, China Metallurgical Geology Bureau, Beijing 100025, China
7. Chengdu Center, China Geological Survey, Chengdu 610000, China

Received:2021-11-25 Revised:2021-12-08 Online:2022-01-25 Published:2022-02-22
Contact: ZHONG Kanghui

摘要/Abstract

摘要：

雅鲁藏布江洋俯冲及印度-欧亚陆陆碰撞导致了强烈的大陆岩石圈挤压变形与青藏高原的隆升。研究青藏高原内部破碎带构造-沉积演化,对理解相关变形如何向欧亚大陆腹地扩展传递至关重要。班公湖—怒江缝合带内发育一系列白垩纪—新生代陆相沉积盆地,保存了关于该时期高原内部构造-沉积演化的丰富信息。针对该类盆地的构造性质和形成机制有走滑拉分盆地、断陷盆地、前陆盆地3类不同观点。若要检定上述观点,需要开展如下工作:(1)查明盆地基底与充填建造变形特征;(2)结合构造背景探究其演化机制。鉴于此,本文对该带内尼玛盆地开展大比例尺地质填图与构造分析,结合前人成果,对盆地构造背景、构造性质和构造演化进行了探讨。主要取得了如下认识:(1)尼玛盆地基底为班公湖—怒江洋闭合形成的软碰撞缝合带内的变质岩与海相沉积岩。基底断裂为近东西走向,倾向或南或北的逆冲断裂。(2)盆地充填建造为上白垩统—新近系多旋回河湖相沉积。其变形样式主要为轴向近东西延伸的非对称褶皱,局部卷入基底断裂变形。多幕次变形自边缘向盆地中心前展式递进发展。(3)盆地可以划分为盆北掀斜隆起、南部推覆扇状隆起两处主要剥蚀物源区、中部基底断片掀斜隆起一处次要剥蚀物源区,以及北部叠瓦状压陷区与南部对冲压陷区两处主要构造沉积单元,其构造格架可以概括为“三隆夹两坳”。(4)尼玛盆地肇始于班公湖—怒江洋闭合导致的南北向地壳缩短。其后,雅鲁藏布江洋北向俯冲与印度-欧亚碰撞所致南北向挤压,导致盆地基底断裂发生周期性活动,伴有多旋回磨拉石建造与递进变形。简言之,尼玛盆地为软碰撞缝合带之上发育的山间压陷盆地。

关键词: 班公湖—怒江带, 陆相盆地, 尼玛盆地, 构造性质, 构造演化

Abstract:

The Neo-Tethyan subduction and subsequent India-Eurasia collision resulted in significant contractional deformation of the continental lithosphere and the uplifting of the Tibetan Plateau. Revealing the formation mechanism and process of giant fracture zone in Tibet is crucial for understanding the propagation of the deformation toward the hinterland of the Eurasian continent. Several continental basins of Cretaceous-Cenozoic age developed along the Bangong-Nujiang suture zone, providing a splendid record of the tectonic-sedimentary evolution of the central Tibet. So far, competing geodynamic models are proposed to explain the structural characteristics and the formation of these basins, including strike-slip faulting, extensional rifting and foreland flexural depression. The key to testing these models includes (1) fully documenting the structural characteristics of the basin basement and sedimentary infills and (2) clarifying the structural evolution of the Nima Basin in a regional tectonic context. With these goals in mind, we conducted large-scale geological mapping and structural analyses on the Nima Basin in the Bangong-Nujiang suture. Together with previous research findings, we discussed the tectonic settings, structural characteristics and structural evolution of the Nima Basin and reached the following conclusions: (1) The basement of the Nima Basin mainly consists of metamorphic rocks and marine sedimentary sequences within the Bangong-Nujiang suture zone formed through “soft” collision, and is fractured, with several E-W striking northerly/southerly dipping reverse faults. (2) The Nima Basin is infilled with upper Cretaceous-Neogene multi-cycle fluvial and lacustrine deposits; the terrigenous sedimentary infills later deformed into asymmetric folds with E-W trending axial planes and locally involved in the reactivated basement faults, while multi-phase contractional deformation propagated from the southern edge toward the basin center. (3) The surface structural pattern of the Nima Basin features “two depressions between three uplifts”, where the terrigenous sediments are mostly sourced from the northern imbricate thrust system and the southern fan-shaped extrusion structure, and, along with clasts derived from the central thrust nappes, accumulate in the two depressions—a northern one at the footwall of the imbricate thrusts and a southern one sandwiched between two reverse faults with opposing polarities. (4) The demise of the Bangong-Nujiang Ocean resulted in regional N-S crustal shortening and syncontractional development of the Nima basin in the suture zone, after which the Neo-Tethyan subduction and subsequent India-Asia continental collision triggered repeated reactivation of the basement faults within the Nima region, which invoked both multi-cycle deposition of molasse sequences and propagative deformation. In short, the Nima Basin is a contractional depression basin superimposed over a “soft-collision” type suture zone.

Key words: Bangong-Nujiang suture, continental basin, Nima Basin, structural characteristics, structural evolution

中图分类号:

钟凌林, 钟康惠, 秦覃, 严钊, 杨雄, 何智远, 张洪杰, 彭杰, Johan De GRAVE, Stijn DEWAELE, 周慧文, 何兴杰, 韩文文, 龚晓波, 杨海锐, 董随亮, 常宇鹏, 李开智, 窦杰, 李林, 何明峰, 刘毅龙. 西藏班公湖—怒江构造带尼玛盆地构造性质[J]. 地学前缘, 2022, 29(1): 266-284.

ZHONG Linglin, ZHONG Kanghui, QIN Qin, YAN Zhao, YANG Xiong, HE Zhiyuan, ZHANG Hongjie, PENG Jie, Johan De GRAVE, Stijn DEWAELE, ZHOU Huiwen, HE Xingjie, HAN Wenwen, GONG Xiaobo, YANG Hairui, DONG Suiliang, CHANG Yupeng, LI Kaizhi, DOU Jie, LI Lin, HE Mingfeng, LIU Yilong. Structural characteristics of the Nima Basin in the Bangong-Nujiang tectonic belt, central Tibet[J]. Earth Science Frontiers, 2022, 29(1): 266-284.

图/表 18

图1 研究区大地构造位置图 (修改自文献[42])

Fig.1 Tectonic sketch map of the Tibetan Plateau, showing the location of the study region. Modified after [42].

图2 尼玛盆地地质图 1—第四系;2—康托组;3—牛堡组;4—美苏组;5—竟柱山组;6—朗山组;7—多尼组;8—吐卡日组;9—莎木罗组;10—木嘎岗日群;11—巫嘎组;12—敌布错组;13—下拉组;14—拉嘎组;15—去申拉组;16—二长花岗岩;17—闪长玢岩;18—正长斑岩;19—玄武岩;20—碳酸盐岩;21—逆断层;22—地质界线;23—湖泊;24—县址。

Fig.2 Geological map of the Nima Basin

图3 尼玛盆地范围图 1—盆缘隆起剥蚀区;2—中央隆起带或剥蚀区;3—坳陷区;4—逆断层;5—县、镇;6—湖泊。

Fig.3 Definition of the Nima Basin

图4 尼玛盆地重要断裂图 1—第四系;2—康托组;3—牛堡组;4—竟柱山组;5—朗山组;6—多尼组;7—吐卡日组;8—莎木罗组;9—木嘎岗日群;10—巫嘎组;11—去申拉组;12—二长花岗岩;13—玄武岩;14—碳酸盐岩;15—逆断层;16—推测断层;17—地震勘探剖面线;18—查布拉加—高保鄂涌断裂;19—雄间莫—加也蒙日断裂;20—汪穷勒—说祖日断裂;21—董娥扎—字康断裂;22—俄蒙勒—我木途里断裂;23—珠岔马我—泽岗村断裂;24—拉惹—宋俄日断裂;25—日阿锅—贡日—恰规错断裂;26—湖泊;27—县址。

Fig.4 Major faults within the Nima Basin

表1 尼玛盆地断裂特征简表

Table 1 Major faults in the Nima Basin

编号	断层名称	走向	倾向	上盘地质体	下盘地质体	延伸距离/km	与盆地关系
F₁	查布拉加— 高保鄂涌	近东西	北	木嘎岗日构造混杂岩、莎木罗组	康托组、莎木罗组	约40	北部坳陷区北界次级断裂
F₂	雄间莫— 加也蒙日	近东西	北	木嘎岗日构造混杂岩、莎木罗组、康托组	覆于基底岩石之上的康托组	>130	北部坳陷区北界断裂
F₃	汪穷勒— 说祖日	近东西	北	莎木罗组、康托组	覆于基底岩石之上的康托组	>130	北部坳陷区内部断裂
F₄	董娥扎— 字康	近东西	北	莎木罗组、木嘎岗日构造混杂岩、巫嘎组等基底岩及覆于其上陆相沉积岩	陆相盆地沉积岩,局部莎木罗组、竟柱山组	>130	南部坳陷区北界断裂,中央隆起的南界断裂
F₅	俄蒙勒— 我木途里	近东西	北	莎木罗组、木嘎岗日构造混杂岩	竟柱山组、牛堡组	>110,向东并于F₄	南部坳陷区北部次级断裂
F₆	珠岔马我— 泽岗村	近东西	南	多尼组基底岩石及牛堡组、竟柱山组等	竟柱山组、牛堡组	>120,向东并于F₇	南部坳陷区南部次级断裂
F₇	拉惹—宋俄日	总体东西, 中部南凹	南	木嘎岗日群、确哈拉群、多尼组、朗山组	竟柱山组、牛堡组	>150	南部边界断裂
F₈	日阿锅— 贡日—恰规错	总体东西, 中部南凹	北	木嘎岗日群、确哈拉群、多尼组、朗山组	朗山组、竟柱山组	>150	吴如错盆地北界断裂

图5 尼玛盆地南部基底变形特征 a—尼玛盆地南部,扇状隆起剥蚀区南翼褶皱;b-d—盆地南缘扇状隆起剥蚀区基底Z形同斜倒转褶皱;e—尼玛盆地西南缘,F7断层;f—尼玛盆地东南缘,F7断层。

Fig.5 Basement structural characteristics of the southern Nima basin

图6 尼玛盆地中、北部基底变形特征 a—尼玛盆地中部掀斜断片基底隆起;b, c—中部掀斜隆起区域南缘,F5断裂;d—尼玛盆地北缘掀斜隆起剥蚀区灰岩同斜倒转褶皱;e—盆北掀斜隆起剥蚀区砂岩夹灰岩中的倒转褶皱。

Fig.6 Basement structural characteristics of the central and northern Nima Basin

图7 多套磨拉石角度不整合 a—尼玛盆地南缘,三套磨拉石角度不整合宏观露头;b—尼玛县城附近,两组磨拉石角度不整合接触;c—尼玛盆地东南部,两套磨拉石不整合覆盖;d-f—尼玛盆地西侧,至少三套磨拉石不整合接触。

Fig.7 Unconformities between multiple sets of molasses

图8 尼玛盆地充填建造构造地质图 1—第四系;2—康托组;3—牛堡组;4—竟柱山组;5—磨拉石建造;6—盆地基底;7—逆断层;8—推测断层; 9—地质界线;10—湖泊;11—县、镇。

Fig.8 Structural map of the sedimentary infills in the Nima Basin

图9 磨拉石披盖逆断层 a—磨拉石披盖于断裂之上;b—多尼组砂岩;c—磨拉石。

Fig.9 Field and close-up photos of molasse deposition over a thrust fault

图10 盆地充填建造中的褶皱变形 a—靠近沉积区边缘,砂泥岩中的紧闭同斜倒转褶皱;b—同斜倒转向斜核部;c—沉积区内部的宽缓斜歪褶皱;d—斜歪褶皱南翼;e—斜歪褶皱北翼;f—充填建造中的宽缓褶皱。

Fig.10 Folds within the sedimentary infills in the Nima Basin

图11 尼玛盆地东、西路线剖面观察点位图 1—盆缘隆起剥蚀区;2—中央隆起剥蚀区;3—坳陷区;4—逆断层;5—县、镇;6—野外观察点;7—湖泊;8—构造剖面。

Fig.11 Locations of the survey lines in the eastern and western Nima Basin and observation points along the survey lines

图12 尼玛盆地东侧构造剖面图

Fig.12 Structural cross-section along the eastern survey line of the Nima Basin

图13 尼玛盆地西侧构造剖面图

Fig.13 Structural cross-section along the western survey line of the Nima Basin

表2 尼玛盆地构造格局简表

Table 2 Basic tectonic characterization of the Nima Basin

图14 尼玛盆地构造单元图 1—盆缘隆起剥蚀区基底露头;2—盆内基底露头;3—盆内坳陷区沉积区;4—主干断裂;5—刺激断裂;6—中央隆起剥蚀区界线;7—县、镇;8—湖泊;9—分区代号:Ⅰ—盆北掀斜推覆隆起剥蚀区,Ⅱ—盆内坳陷沉积区,Ⅱ1—北部叠瓦箕状压陷区,Ⅱ1-1—北部北缘局部箕状压陷区,Ⅱ1-2—北部中央主箕状压陷区,Ⅱ1-3—北部南缘局部箕状压陷区,Ⅱ2—南部多重对冲压陷区,Ⅱ2-1—南部北缘箕状压陷区,Ⅱ2-2—南部中央对冲压陷区,Ⅱ2-3—南部南缘箕状压陷区,Ⅲ—盆南推覆扇状隆起剥蚀区。

Fig.14 Structural subdivisions in the Nima Basin

图15 尼玛—班戈地区中—新生代陆相盆地分布影像图图中红色荧光显示盆地边缘褶皱-逆冲带。

Fig.15 Landsat image of the Nima-Baingoin region, showing the distribution of the continental basins

图16 尼玛盆地构造沉积格架图 1—第四系;2—基底;3—箕状压陷区;4—箕状压陷区第四系;5—对冲压陷区;6—磨拉石;7—大型断裂;8—小型断裂;9—推测断裂;10—断层代号;11—湖泊;12—县、镇。

Fig.16 Structural framework of the Nima Basin

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西藏班公湖—怒江构造带尼玛盆地构造性质

Structural characteristics of the Nima Basin in the Bangong-Nujiang tectonic belt, central Tibet

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