印度-欧亚大陆碰撞及其远程效应

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1. 蒙古高原的地壳和上地幔构造概况

杨文采, 陈召曦, 石战结

地学前缘 2023, 30 (4): 218-228. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.4.30

摘要（230）

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PDF（pc）（15550KB）（273）

地球物理调查和地质资料的综合分析表明,现今蒙古高原的地壳构造主要是由于古亚洲洋和蒙古-鄂霍茨克洋两次大洋闭合和拼合造山作用形成的。其中古亚洲洋闭合作用主要发生在蒙古高原的西部和南部,造成阿尔泰碰撞造山带地壳隆升、乌布斯-巴彦洪戈尔地壳沉降,也牵连到杭爱山地块发生次级的地壳隆升。蒙古高原的东部,中生代古蒙-鄂洋封闭时没有发生强烈的碰撞,上、下阿穆尔地体和锡林浩特地体就完全拼合成陆地。这种类型的拼合造山,速度缓慢的陆-陆俯冲起主要作用。当然,速度缓慢的陆-陆俯冲作用同样会造成众多的地壳变形和岩浆侵入,使大陆增生。蒙-鄂洋的闭合没有发生明显的地壳缩短加厚,而是发生大规模幔源岩浆侵入,使地壳熔解和结晶基底快速克拉通化。在蒙古下方的上地幔,有反映上地幔羽毛状热流体上涌的痕迹残留。

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2. 雅鲁藏布江流域风成沉积空间格局、沉积模式及其环境效应

夏敦胜, 杨军怀, 王树源, 刘鑫, 陈梓炫, 赵来, 牛潇毅, 金明, 高福元, 凌智永, 王飞, 李再军, 王鑫, 贾佳, 杨胜利

地学前缘 2023, 30 (4): 229-244. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2022.9.7

摘要（326）

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青藏高原南部雅鲁藏布江(雅江)流域位于印度板块和欧亚板块碰撞产生的缝合带,是地球系统科学研究的热点地区。该区域中更新世以来的风成沉积物不仅是揭示青藏高原气候变化与大气环流演化的重要窗口,而且有助于深入认识构造、气候及地表景观之间的内在联系,然而我们对于该区域风成沉积物的空间格局、沉积模式及其环境效应至今仍然缺乏系统的认识。本文在大量野外考察和已有研究结果基础上,结合典型沉积物样品的综合分析,对雅江流域风成沉积体系进行了梳理,绘制了《雅江风成沉积空间分布图》,包括1幅序图和6幅区域分布图,其中风沙和黄土沉积呈斑块状分布,二者通常相伴而生。黄土与沙丘、河流砂等松散沉积物之间存在密切的物质联系,区域内的风成沉积以自循环过程为主,记录了区域气候的空间差异。河谷沉积物在接受有限的远源粉尘输入的同时,在高空西风的作用下向全球贡献粉尘物质。中更新世以来的粉尘活动受控于构造运动和全球气候变化的耦合,而全新世粉尘活动受河谷环境影响表现较为复杂,区域气候变化受中纬度西风和印度夏季风的协同作用影响。

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3. 羌塘盆地安多114道班地区上白垩统阿布山组沉积环境、物源分析及其构造意义

杜林涛, 毕文军, 李亚林, 张佳伟, 张少文, 尹须伟, 王成秀

地学前缘 2023, 30 (4): 245-259. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.6.1

摘要（137）

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PDF（pc）（6498KB）（143）

羌塘盆地晚白垩世广泛发育阿布山组陆相粗碎屑岩沉积,然而当前对其沉积环境、物源特征、构造背景尚不清楚,这制约着我们对羌塘-拉萨地体碰撞后羌塘盆地的沉积演化和高原早期隆升的准确认识。为了解决上述问题,本文对安多114道班地区阿布山组的沉积时代、沉积环境、物源特征进行了详细研究。野外观察发现,阿布山组与下伏安山岩和上覆牛堡组均呈角度不整合接触,结合安山岩喷出时代和牛堡组的沉积年龄,限定其沉积时代为晚白垩世;阿布山组中砾石成分和形态结果显示,这些砾石主要为灰岩,且经历的搬运距离较短,为近源堆积。砂岩碎屑成分、重矿物特征、碎屑锆石年龄谱表明,阿布山组的物源主要来自南羌塘坳陷内部和中央隆升带的晚三叠世—侏罗纪地层。对比邻区阿布山组特征,本文认为羌塘盆地晚白垩世陆相红色碎屑岩的沉积与羌塘-拉萨地体持续汇聚作用形成的一系列逆冲推覆活动有关。

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4. 尼泊尔喜马拉雅山脉中央丘里亚冲断层的电子自旋共振测年

NEUPANE Bhupati, ZHAO Junmeng, LIU Chunru, PEI Shunping, MAHARJAN Bishal, DHAKAL Sanjev

地学前缘 2023, 30 (4): 260-269. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.4.1

摘要（207）

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利用断层泥样品中石英颗粒的ESR信号,研究尼泊尔喜马拉雅山脉南段中央丘里亚冲断层(CCT)第四纪断层活动的时间模式。为了更好地理解重置过程,分析了不同石英粒度的ESR信号、累积剂量和年龄的变化。样品CCT3的E1’中心(ESR定年的一种信号)的ESR强度结果显示,大块、粗粒(200~250 μm)和细粒(40~80 μm)粒度组分存在显著的空间变化。第四纪断层的ESR数据,粗年龄为(5±0.5) ka,细分数平均年龄为(50±10) ka,显示了西瓦利克地区最近的伸展事件。

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5. 接收函数成像揭示东昆仑断裂带及其周缘地壳结构

仝霄飞, 徐啸, 郭晓玉, 李春森, 向波, 余嘉豪, 罗旭聪, 袁梓昭, 林燕琪, 时宏城

地学前缘 2023, 30 (4): 270-282. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.4.20

摘要（175）

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前人的研究结果表明,自中新世以来青藏高原持续进行着穿时性的向东逃逸,而东昆仑断裂的左旋走滑运动正是这种变形的表现。正确地厘定断裂的位置与地壳结构,对于更加深入地认识高原的变形、应力传递和物质运输起着至关重要的作用。有大地测量学和地貌学研究指出,东昆仑断裂沿走向向东的滑移速率逐渐递减,在被第四纪沉积物所覆盖的若尔盖盆地内尤为明显。然而,该盆地分布有广袤的高山草甸、低洼沼泽,使得通过地表追踪断裂的地貌学迹象研究尤为困难。因此,东昆仑断裂带在若尔盖盆地内的位置无法确认。本次研究采用了由167个间隔约1 km的短周期地震仪站组成的密集阵列以及9个宽频带台站,对若尔盖盆地内东昆仑断裂的地壳结构进行成像。通过比较地壳中地层的不连续性和莫霍面的深度变化,确定了东昆仑断裂在若尔盖盆地内继续向东延伸。此外,塔藏断裂和东昆仑断层在地壳结构上的相似性说明它们之间存在继承关系。高分辨率的接收函数结构为高原的向外生长提供了新的证据。

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6. 拉萨地体东南缘地壳深部结构

徐啸, 余嘉豪, 向波, 郭晓玉, 李春森, 罗旭聪, 仝霄飞, 袁梓昭, 林燕琪, 时宏城

地学前缘 2023, 30 (3): 221-232. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.2.10

摘要（222）

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拉萨地体南缘作为印度-欧亚大陆碰撞的最前缘是研究碰撞带地壳接触关系的最佳区域。拉萨地体东南部在新生代陆-陆碰撞前还经历了中生代特提斯大洋岩石圈的俯冲演化阶段,多期次构造演化导致地壳结构复杂,致使不同分辨率地球物理方法观测地壳深部结构不清晰,宽频带地震观测和深地震反射数据对于俯冲的印度地壳前缘位置的解释并不一致。本研究在前人布设的测线周围平行布设了一条短周期密集台阵测线。通过本次研究的高分辨远震P波接收函数计算结果发现,前人通过宽频带数据所界定持续向北延伸的印度下地壳实际并不连续,印度地壳仅存在于雅鲁藏布江缝合带下方,这一认识与深地震反射结果一致。拉萨地体的中上地壳存在对应南北向挤压形成的逆冲构造。宽频带数据观测结果中看到的下地壳榴辉岩化区域位于雅鲁藏布江缝合带以北,主要位于中拉萨以及北拉萨南部。

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7. 青藏高原东部地块的属性与演化

刘晓宇, 杨文采, 陈召曦, 瞿辰, 于常青

地学前缘 2023, 30 (3): 233-241. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.2.5

摘要（253）

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利用大量地方地震台站的数据获得了青藏高原地壳上地幔0.5°×0.5°×10 km的高精度三维速度结构,揭示了青藏高原地壳上地幔结构的大量细节,为了解大陆碰撞与高原演化的动力学作用提供了新的证据。根据地震层析成像三维波速数据,计算取得了青藏高原岩石圈底界面深度的三维图,由此发现青藏高原东、西两部属性有本质区别:东部以高波速、较高电阻率和密度的厚岩石圈为主,厚度在150~180 km范围变化;西部以低波速、较低电阻率和密度的薄岩石圈为主,厚度在130~155 km范围变化。上述表明高原东部没有大规模软流圈上涌,而西部发生了大规模软流圈上涌,上涌幅度在20~30 km左右。高原东西部分界线的两个端点坐标分别为(85°E,20°N)和(98°E,40°N)。结合古地磁数据可知,青藏高原东部地块在空间上是40 Ma以来西部陆-陆俯冲作用与东南亚洋-陆俯冲作用之间的作用力转变的过渡带。

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8. 南羌塘印支期增生造山带组成、结构及演化

王根厚, 李典, 梁晓

地学前缘 2023, 30 (3): 242-261. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.1.12

摘要（253）

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造山带可分为增生型、碰撞型和板内型3种类型。增生型造山带由于能最大程度保存大洋俯冲过程中的地质信息,对反演古洋盆的俯冲碰撞历史具有重要意义。因此,识别增生型造山带所包含的海沟、增生杂岩、弧前盆地、岩浆弧和弧后盆地等古俯冲带基本单元,是阐明其大地构造意义的关键。其中,增生杂岩作为大洋俯冲增生的主体产物,其内部物质组成、平面和垂向结构,以及所记录的构造变形变质历史等信息,可直接揭示汇聚过程中的动力学演化和增生造山历史。南羌塘增生杂岩是近年来在西藏中部新识别出的地质单元,是解答古特提斯洋形成演化、羌塘中央隆起的成因等科学问题的重要载体,具有重要的资源和能源意义。然而,该套杂岩在大地构造属性、动力学过程、精细的俯冲带结构以及深部地质过程等方面仍存在大量未解决的问题。本文因此开展古俯冲带识别、增生杂岩物质和结构精细研究以及高压变质岩折返机制探讨等研究,以期阐明南羌塘增生杂岩的组成、结构及地质演化,为研究资源、能源成矿背景及勘查布局提供理论基础。本文研究发现,羌塘地体中部保留着相对完整的沟-弧-盆体系,包含陆缘弧、弧前盆地、海沟斜坡盆地、含高压变质岩增生杂岩等构造单元,证实了羌塘中部古俯冲带的存在。造山带结构解剖研究表明:南羌塘增生造山带平面上呈现为不同尺度的“糜棱结构”,体现了板块俯冲过程中广泛而强烈的韧性剪切流变作用;垂向上则具有明显的双层结构,上层为南羌塘地体的史密斯地层变形而成的褶皱-冲断带,下层由多期变形的非史密斯地层组成,体现了造山过程中陆缘俯冲的重要作用。此外,带内高压变质岩变质演化具有明显的差异性,折返机制复杂、多样,体现了俯冲带复杂的深部作用过程。综上,根据目前研究资料,南羌塘增生造山带是晚泥盆世—早石炭世扩张的龙木错-双湖古特提斯洋盆在二叠纪—早三叠世俯冲增生的产物,并于中—晚三叠世随着南北羌塘陆陆碰撞而定型。

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9. 祁连造山带构造演化与新生代变形历史

吴晨, 陈宣华, 丁林

地学前缘 2023, 30 (3): 262-281. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2022.12.20

摘要（785）

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祁连造山带位于东特提斯北缘,蛇绿混杂岩带、(超)高压变质岩和弧岩浆岩等广泛发育,是前新生代华北克拉通与柴达木古地块之间多期次俯冲、碰撞和造山形成的复合造山带。现今的祁连山是青藏高原北缘高原隆升与扩展的关键构造带,具有复杂的陆内变形构造和深部结构,记录了新生代高原生长过程中不同阶段的构造变形和盆-山演化历史。本文在区域地质研究资料的综合分析基础上,讨论祁连造山带元古宙变质基底属性、新元古代—古生代古海洋演化和中—新生代构造变形特征,探讨祁连(山)造山带的构造演化过程和陆内变形历史。祁连造山带发育新元古代早期和早古生代两期岩浆弧,分别代表了古祁连洋和(南、北)祁连洋的俯冲-碰撞事件;亲华北的基底属性指示了祁连洋实属陆缘海。新生代青藏高原东北缘发育两阶段构造变形和盆-山演化,在中新世完成了由新生代早期以逆冲断裂活动为主向走滑断裂和逆冲断裂共同作用的转变,随着东昆仑山的快速隆起将古近纪大盆地隔开成两个盆地,即现今的柴达木盆地和可可西里盆地。中新世中晚期以来,青藏高原东北缘的构造格局主要受控于东昆仑和海原两个近乎平行的大型转换挤压构造系统的发育、顺时针旋转和侧向生长。大型走滑断裂系统在造山带内的生长过程与发育机制是陆内变形研究的中心问题,需要进一步的定量化研究。

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10. 贝加尔裂谷和汾渭地堑成因与印度-欧亚碰撞的远程效应

梁光河

地学前缘 2023, 30 (3): 282-293. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.1.30

摘要（312）

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位于欧亚板块东部的贝加尔裂谷和汾渭地堑是两个著名的裂谷系,它们具有相似的外形和地貌特征,也具有相似的地质构造演化历史。其成因机制长期以来一直存在争议,诸多研究说明它们的形成和印度与欧亚大陆碰撞密切相关,但印度与欧亚碰撞的远程效应是如何传递到这些区域的?本文通过大陆漂移过程中的陆缘区域的地幔上涌所形成的伸展构造演化和陆缘裂解,结合欧亚大陆新生代构造演化,研究印度-欧亚碰撞的远程效应所导致的微陆块裂解漂移及伸展构造发展演化规律。结果说明这两个裂谷的成因与欧亚东缘新生代大规模微陆块裂解漂移密切相关。新生代伴随着青藏高原的隆升,欧亚大陆东缘发生了大规模地幔上涌和陆块裂解,日本、堪察加等陆块发生了裂解漂移,它们的裂解漂移在欧亚东缘形成了差异左旋走滑环境,从而分别在西伯利亚克拉通和鄂尔多斯克拉通东南侧形成了两个裂谷系和地震带,这两个地震带和2023年2月土耳其大地震具有类似的成因机制,它们都是走滑断裂所形成的地震带。用新大陆漂移模型可以合理解释其成因机制。

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11. 印度-欧亚板块主碰撞带全地壳尺度相互作用关系研究

郭晓玉, 罗旭聪, 高锐, 徐啸, 卢占武, 黄兴富, 李文辉, 李春森

地学前缘 2023, 30 (2): 1-17. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2022.11.7

摘要（593）

HTML （169）

PDF（pc）（11297KB）（583）

印度板块自新生代早期开始沿雅鲁藏布江缝合带向北与欧亚板块碰撞以来,印度板块的深俯冲过程一直是大家关注的焦点,而垂向上主碰撞带全地壳尺度由深及浅的相互作用关系研究程度相对较弱,主要归咎于之前缺少全地壳尺度高分辨率数据资料,从而也阻碍了对主碰撞带巨厚地壳成因机制及深部地球动力学过程的了解。在本次研究中,分别基于横穿主碰撞带中部和东部的180 km及100 km长的深反射地震剖面进行精细构造地球物理学分析,揭示了主碰撞带全地壳尺度由深及浅的相互作用关系:(1)横向上,印度板块下地壳存在北向俯冲,且俯冲前缘有限的存在于南拉萨地体南缘。上覆的南拉萨地体则出现透明反射结构和中拉萨地体统一北倾的反射结构。(2)垂向上,印度地壳主要表现下地壳俯冲、中上地壳双冲构造回返结构。南拉萨地体四分之三的地壳表现为透明反射。占据另外四分之一的上地壳顶部表现为统一的南倾结构形态;中拉萨地体则以下地壳北倾、上地壳上拱反射结构为主。三者皆在垂向上出现差异性变形。(3)主碰撞带上地壳顶部表现为统一的后展式顶板逆冲推覆构造,该逆冲推覆系统可一直从南拉萨地体北边界的洛巴堆—米拉山断裂向南越过南倾的雅江缝合带延伸至北喜马拉雅穹窿背斜北翼。结合大地电磁数据所揭示的南拉萨地体高熔体百分比区域沿俯冲印度下地壳顶边界发生的南移现象,研究结果揭示南拉萨地体巨厚地壳主要由新特提斯构造域幕式岩浆作用所形成的新生地壳物质易挤压变形引起。同时,南拉萨地体幕式岩浆作用在印度与欧亚板块的相互碰撞作用过程中发生了热量的向南运移。该过程引发北喜马拉雅构造带深熔作用的同时减弱了北喜马拉雅构造带地壳机械强度,从而使中上地壳物质的双冲构造回返主要表现为短波长背型堆垛结构,并垂向增厚了俯冲印度地壳厚度。同时,背型堆垛构造形变过程所导致的北喜马拉雅穹窿带的加速出露给主碰撞带区域上地壳顶部带来北向的构造挤压推覆作用,最终使主碰撞带区域在北喜马拉雅穹窿区域以北展现为统一的后展式顶板逆冲推覆结构构造。印度-欧亚板块主碰撞带的圈层相互关系是造成该区域巨厚地壳的关键,其上地壳顶板逆冲推覆过程亦降低了主碰撞区域的地形起伏。

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12. 西藏中部羌塘地体白垩纪以来隆升剥露过程

毕文军, 张佳伟, 李亚林, 邓玉珍

地学前缘 2023, 30 (2): 18-34. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2022.11.50

摘要（433）

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青藏高原的隆升直接影响了区域乃至全球的气候变化,其地貌演化过程存在较大争议。羌塘地体作为青藏高原的重要组成部分,了解其隆升和剥露过程对于认识高原中部的地貌演化具有重要意义。已发表的构造变形和低温热年代数据显示,羌塘地体地表隆升和剥露过程经历了早白垩世—古新世(125~65 Ma)、始新世(55~35 Ma)以及渐新世以来(<30~0 Ma)3个阶段。在白垩纪—古新世时期,拉萨-羌塘地体的碰撞以及中羌塘地体的构造负载导致逆冲断层和地表剥露从中羌塘地体向南、北扩展到南、北羌塘地体。在始新世时期,印度-亚洲板块连续汇聚引起拉萨地体和松潘-甘孜地体分别向北、南俯冲,导致南羌塘地体和北羌塘地体北缘强烈变形和剥露,而中羌塘地体和北羌塘地体中部微弱变形和剥露。此时,该地体的海拔至少达到了3.0~4.0 km。在渐新世以来,羌塘地体构造变形已经结束,地表剥露可能与该地体南北向正断层活动有关。

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13. 西藏加查地区特提斯喜马拉雅带晚三叠世地层重新厘定及构造变形研究

唐宇, 王根厚, 韩芳林, 李典, 梁晓, 冯翼鹏, 张莉, 王卓胜, 韩宁

地学前缘 2023, 30 (2): 35-56. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2022.8.55

摘要（384）

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PDF（pc）（31933KB）（275）

前人将西藏南部特提斯喜马拉雅带加查地区出露的上三叠统中低级变质岩组合“朗杰学群”统认为是一套深海-半深海复理石建造。近来调查研究发现,该晚三叠世地层中实则存在一陡立剪切带(SSB),其南北物质组成、构造变形以及变质作用等存在明显差异。SSB以北具有明显“岩块”+“基质”的增生杂岩特征,“岩块”主要包括变砂岩、灰岩、大理岩、绿片岩、玄武质片岩、变质基性岩、片理化阳起石岩和石榴石云母片岩等;“基质”主要由变质砂板岩、绢云千枚岩和绢云石英千枚岩(千糜岩)等组成,原生沉积构造基本不可见,未见化石保留。然而,SSB以南的地层主要为粗粒—细粒长英质砂岩、泥岩和浅变质板岩组成,重荷模、沟槽模、鲍玛序列、韵律层等原生沉积构造以及遗迹化石十分发育。构造解析表明增生杂岩主要发育两期构造变形:第一期构造变形(D₁)表现为顺层剪切形成向北缓倾、具有强烈透入分异面理、长英质脉体新生面理S₁,运动方向指示顶部朝南;第二期构造变形(D₂)表现为近南北向挤压应力作用形成的向南中-高角度倾斜构造置换面理S₂,运动学指示为顶部朝北逆冲剪切,顺劈理发育同构造中基性岩墙。SSB南侧地层主要发育一期近南北向挤压作用形成的褶皱-冲断构造,运动学指示为顶部朝南的逆冲剪切。加查增生杂岩中朝北逆冲叠瓦的构造样式与朗杰学群褶冲带中朝南逆冲叠瓦的构造样式共同构成正花状构造,锆石U-Pb年代学揭示增生杂岩“基质”时代与南部地层时代均为拉丁期—诺利期(242~220 Ma),增生杂岩中“岩块”时代有晚三叠世、晚侏罗世(146 Ma)和早白垩世(144 Ma),表现为“岩块”具有多时代特征。同构造中基性岩墙的形成时代为约56 Ma,代表北侧第二期构造变形事件发生在始新世早期,间接限定第一期构造变形可能发生在古新世—始新世之间。变形构造层次和构造演化研究认为,加查增生杂岩中发育的两期变形分别对应印度被动大陆北缘与亚洲大陆南缘之间的俯冲—增生和碰撞过程,即加查增生杂岩可能为印度被动陆缘俯冲形成。加查增生杂岩与朗杰学群褶冲带构成的正花状构造样式可能代表印度地壳增厚和喜马拉雅造山带隆升,SSB内发育朝南东东缓倾的线理构造,暗示动力学背景可能为始新世晚期印度地壳向亚洲大陆之下斜向俯冲。

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14. 北喜马拉雅构造带东部Moho形态研究:以接收函数3DCCP方法为例

李春森, 徐啸, 向波, 郭晓玉, 吴优, 吴佳杰, 罗旭聪, 余嘉豪, 仝霄飞, 袁梓昭, 林燕琪

地学前缘 2023, 30 (2): 57-67. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2022.8.56

摘要（251）

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正在进行的印度与欧亚板块陆陆碰撞研究已取得丰硕的研究成果,然而印度地壳与欧亚大陆地壳的深部构造接触关系仍存在较大争议。因此在本次研究中,我们选取当前Moho几何结构展布研究争议最大的北喜马拉雅构造带东部为重点研究区域,基于布设的短周期密集台阵数据与公开的宽频带台站数据集,使用远震P波3DCCP叠加与改进的Moho拾取算法,获取了区域内高分辨率的3D Moho形态。综合前人接收函数2DCCP剖面、层析成像与大地电磁剖面等综合研究结果,本次研究共取得如下认识:(1)Moho深度从高喜马拉雅下方约60 km向北加深至雅江缝合带下方约70~75 km;(2)在雅江缝合带南部约28.9°N范围内出现东西向超120 km长的Moho深度突变带;(3)垂向上,该Moho埋深异常带两侧存在整体相反的Moho倾向和岩石圈热结构的差异,北倾的结构界面代表俯冲印度地壳前缘莫霍面几何结构,而南倾的则代表上覆的欧亚板块大陆地壳。综合研究分析表明,俯冲的印度地壳在北喜马拉雅构造带东部仅存在于雅江缝合带南侧,并没有越过雅江缝合带持续向北延伸。该种现象可能受控于两种作用:(Ⅰ)印度地壳俯冲前缘受南拉萨新生地壳的阻挡仅停留在雅江缝合带以南;(Ⅱ)该区域东构造结东侧印度大陆受到来自印度洋板块向东俯冲而发生顺时针转向拖曳。二者共同作用导致了北喜马拉雅构造带东部印度与欧亚大陆现今的地壳构造接触关系。

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15. 驱动印度大陆北漂的动力是什么?

梁光河, 杨巍然

地学前缘 2023, 30 (2): 68-80. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2022.11.5

摘要（567）

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印度大陆板块从位于南半球的冈瓦纳大陆裂解并漂移到当前位置已得到普遍认可,但大陆板块运动的驱动力在大陆漂移学说提出至今一直存在争议,定量估算印度大陆板块运动的驱动力有助于减少争议。我们收集了印度大陆南部被动大陆边缘盆地区域的两条深反射地震勘探剖面,并对其进行了构造地质解译,详细估算了其莫霍面倾角,得到了地壳重力滑移剪切力的大小,用于解释印度大陆运动的动力机制。结果说明,印度大陆板块在地幔上涌形成的倾斜界面上能够产生足够大的重力滑移力驱动印度大陆向北漂移。由此提出一个“地幔上涌和重力滑移”双驱动大陆漂移模型,即大陆板块依靠连续的地幔热上涌和重力滑移力会持续漂移。该模型能够合理解释印度洋上的大陆残片,也能合理解释印度大陆北漂中左旋的成因机制。该重力滑移驱动机制为板块运动提供了一个新的动力模式,为认识板块运动驱动力提供了更为精确的约束信息。

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16. 喜马拉雅造山带东段错那裂谷的地壳结构

吴佳杰, 徐啸, 郭晓玉, 卢占武, 吴优, 向波, 于洋, 李春森, 余嘉豪, 仝霄飞, 罗旭聪

地学前缘 2022, 29 (4): 221-230. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2022.4.66

摘要（336）

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喜马拉雅造山带由印度与欧亚大陆板块的陆陆碰撞而形成。为何在挤压造山的碰撞前缘形成代表垮塌的藏南裂谷系存在巨大的争议。回答这个问题需要对裂谷的地壳结构有一个全面的认识。各裂谷带的起始活动年代自西向东逐渐年轻。本研究选取喜马拉雅东部较为年轻的错那裂谷,利用密集台阵接收的远震数据,通过P波接收函数方法,揭示错那裂谷的精细地壳结构,进而通过地壳结构分析裂谷的形成。结果显示错那裂谷为全地壳尺度结构,裂谷下方莫霍面发生明显错断,且壳内结构侧向不连续发育显著。本研究表明裂谷的形成可能关联更大尺度的区域构造运动,单一的重力垮塌是否能形成地壳尺度的裂谷需要进一步研究。综合前人对藏南裂谷系区域的超钾岩和埃达克岩研究以及深部地球物理观测结果,推断因俯冲的印度板片撕裂导致软流圈物质上涌弱化了错那裂谷区域下地壳,并且结合研究区内喜马拉雅淡色花岗岩研究显示中上地壳也存在弱化现象。因此,结合本研究结果推测全地壳尺度裂谷的形成需要不同深度的地壳弱化。

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17. 西藏南羌塘晚三叠世陆缘俯冲增生造山带的褶皱-冲断与增生杂岩双层结构厘定

李典, 王根厚, 刘正勇, 李鹏胜, 冯翼鹏, 唐宇, 李超, 李阳

地学前缘 2022, 29 (4): 231-248. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2022.3.30

摘要（233）

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增生型造山带形成于活动大陆边缘,以宽阔且延伸稳定的增生杂岩为代表,在大洋板块向大陆板块发生缓慢而复杂的俯冲、碰撞过程中,大洋板块、火山岛弧、海山、大陆碎块等沿逐渐后退的海沟拼贴,仰冲板块前端发生刮削作用、底垫作用和构造剥蚀等作用,使得洋壳物质在海沟内壁增生,具体表现为增生杂岩的形成、垂向和侧向的生长,最终实现陆壳的横向生长。陆陆碰撞期间,加入俯冲通道的被动陆缘也将遭受类似的构造作用,从而形成规模较大的陆缘增生杂岩。因此,造山带增生杂岩的物质组成与结构、形成机制和演化过程对解剖洋陆转换过程中的复杂地球动力学过程具有极为关键的作用。西藏南羌塘增生杂岩是近年来通过走廊性地质填图以及多学科交叉工作得到的研究认识。然而,该增生杂岩的物质组成和结构等关键内容还未得到系统的研究,严重阻碍了对其形成机制和演化过程的理解。因此,本文以时空演化为主线,解剖杂岩物质组成和结构,结合俯冲期和同碰撞期大地构造单元,洞察南羌塘增生杂岩的形成演化过程。本次研究显示:(1)南羌塘增生杂岩具有俯冲杂岩在下、褶皱-冲断带在上的双层结构,二者间为大规模的拆离断层系统;(2)俯冲杂岩内不只含有洋板块地层单元,还含有大量的南羌塘被动陆缘物质;(3)褶皱-冲断带虽主要由被动陆缘物质变形改造而来,也含有属于洋板块地层系统的海山和洋内岛弧等物质。结合同俯冲期弧前盆地和楔顶盆地、同碰撞期晚三叠世岩浆的时空分布,高压变质岩的形成与折返时限,南羌塘增生杂岩内的双层结构应主要是陆陆碰撞过程中被动陆缘俯冲的结果,少量形成于大洋俯冲期间的俯冲反向过程中。本文提出的陆缘俯冲导致南羌塘增生杂岩双层结构的研究认识,对理解南羌塘地壳结构、中生代盆地基底形成演化具有较为重要的意义。

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18. 柴北缘早新生代旋转变形特征及其构造意义

栗兵帅, 颜茂都, 张伟林

地学前缘 2022, 29 (4): 249-264. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2022.3.31

摘要（290）

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青藏高原东北部作为高原北东向扩展的前缘地带,新生代以来变形十分强烈,是研究青藏高原隆升变形过程和生长模式的关键地区之一。然而高原东北部何时卷入印度-欧亚大陆碰撞挤压变形系统以及高原扩展的运动学、动力学过程和机制等仍存在很大争议。大陆碰撞及持续挤压过程往往会伴随块体及其内部的旋转变形,而古地磁磁偏角可以定量恢复块体绕垂直轴发生的旋转变形,在研究块体旋转变形方面具有其独特优势。高原东北部,尤其是柴达木盆地,缺乏早新生代的细致旋转变形研究,制约了我们对高原东北部地区早新生代的旋转变形特征及其对印度-欧亚大陆碰撞远程响应的理解。柴北缘地区出露有近乎连续完整的早新生代路乐河组-下干柴沟组地层,为研究青藏高原东北部早新生代旋转变形提供了理想场所。本文对柴北缘逆冲带北中部的驼南和高泉两剖面早新生代路乐河组和下干柴沟组地层开展精细古地磁旋转变形研究:包括在驼南剖面布设4个时间节点、24个采点260个古地磁岩心样品,高泉剖面布设2个时间节点、14个采点150个古地磁岩心样品。通过系统岩石磁学和热退磁实验分析,揭示两剖面早新生代样品的载磁矿物主要是赤铁矿,并含有少量磁铁矿;所获得31个有效采点的高温特征剩磁方向通过褶皱检验和倒转检验,指示可能是岩石沉积时期记录的原生剩磁方向。结合柴北缘中部红柳沟剖面已有古地磁数据,三剖面古地磁结果一致表明柴北缘地区在45~35 Ma期间发生了显著(约20°)逆时针旋转变形。结合东部陇中盆地同时期古地磁旋转变形记录,发现二者具有反向的共轭旋转变形关系。综合青藏高原东部早新生代(52~46 Ma)旋转变形和渐新世以来走滑断裂活动等证据,我们认为:(1)高原东北部的共轭旋转变形是该地区对印度-欧亚碰撞的远程响应,其时间不晚于中始新世(约45 Ma);(2)早新生代自喜马拉雅东构造结至高原东北部,其两侧系统的共轭旋转变形很可能是该时期喜马拉雅东构造结北北东向压入欧亚大陆引起的右旋和左旋剪切作用导致,且剪切应力及相关的地壳缩短和旋转变形等呈现自东构造结地区沿北北东向逐步向高原东北部传递的特征;(3)古新世—始新世时期高原构造变形可能主要通过南北向挤压-地壳增厚模式、渐新世以来主要以沿主要断裂带的侧向挤出模式来调整。

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19. 祁连山中部地壳各向异性研究:来自远震接收函数的证据

周鹏哲, 高锐, 叶卓

地学前缘 2022, 29 (4): 265-277. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2022.4.23

摘要（282）

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青藏高原的隆升由印度-欧亚板块的碰撞而驱动,其生长演化,特别是从内到外的扩展机制仍尚存争议。祁连山地处青藏高原向东北扩展的前缘位置,其地壳结构与各向异性对于理解青藏高原向北扩展的生长机制具有重要意义。祁连山中部是青藏高原东北缘地壳遭受挤压强烈变形的区域,已有的研究已经揭示出地壳内部非耦合不均匀变形的几何行为,揭露其对应机制是亟待探索的前沿科学问题。此前该区域的各向异性研究大多基于面状台网数据,台站间距大,无法反映横跨祁连山地壳各向异性的精细变化。为此,本研究选用一条密集线性地震台阵,使用H-κ-c叠加方法,得到了横过祁连山中部的地壳厚度,泊松比以及地壳各向异性的横向变化。结果显示,在中祁连以及南祁连北部地壳厚度最大,平均泊松比最低,反映了地壳加厚过程中铁镁质下地壳的丢失以及长英质中上地壳的水平缩短。此外,偏长英质成分的泊松比值也不支持地壳流在该区域存在。在祁连山内部,地壳各向异性快波的偏振方向与地壳向外扩展方向一致,而与地幔各向异性快波方向近垂直,揭示了壳幔变形可能是解耦的。而在地壳较薄的南祁连和北祁连南部区域,快波方向与古缝合线的走向一致,说明早古生代的构造格局仍对现今的祁连山缩短隆升产生影响。

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20. 青藏高原东缘宜宾地区第四纪河流沉积物中铁质重矿物特征及物源意义

由文智, 向芳, 黄恒旭, 杨坤美, 喻显涛, 丁力, 杨奇

地学前缘 2022, 29 (4): 278-292. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2022.1.24

摘要（429）

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大河流域的发育史和演化在地学界广受关注。探讨宜宾地区第四纪沉积物中铁质重矿物的特征,可为长江流域的演化提供重要证据,同时对于了解青藏高原东缘的隆升及沉积响应具有重要意义。本文以金沙江和岷江交汇处的宜宾地区第四纪沉积物中的铁质重矿物为研究对象,分析其在电子探针和背散射图像中的化学和形貌学特征,探究长江及其支流的物源演化过程。研究结果显示:岷江下游Ⅴ级阶地至Ⅳ级阶地沉积以磁铁矿为主,物源主要来自龙门山构造带;Ⅲ级阶地沉积以钛铁矿为主,物源仍然主要来自龙门山构造带;现代沉积中蓝晶石、磷灰石等包裹体的铁质矿物增多,其物源来自龙门山构造带和松潘—甘孜褶皱带。岷江Ⅴ级至Ⅲ级阶地形成时,岷江的源头主要位于龙门山构造带;Ⅲ级阶地形成以后,岷江不断向上溯源侵蚀,深入松潘—甘孜褶皱带内,逐渐形成现代岷江。金沙江Ⅴ级阶地和长江Ⅴ级阶地中均未出现攀枝花钒钛磁铁矿,此时金沙江攀枝花—宜宾河段未贯通,长江此时在研究区的物源主要由发源于龙门山构造带的岷江提供。金沙江Ⅳ级阶地中攀枝花钒钛磁铁矿大量出现,表明此时金沙江攀枝花—宜宾河段已经贯通,时间为Ⅳ级阶地开始沉积的时间,即0.5~0.3 Ma BP。

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