（构造地质学专业论文）珠穆朗玛峰地区构造古地磁和磁组构研究及喜马拉雅隆升.pdf

中文摘要 针对喜马拉雅地块研究程度较高、许多观点不一致的特点，本文从古地磁的 角度出发，系统详细地研究了喜马拉雅地块构造古地磁和磁组构，提出了新的高 原隆升模型，主要取得以下认t 和进展： 1 根据新的构造古地磁资料，阐明了作为冈瓦纳大陆( 印度板块) 北部边缘 的喜马拉雅地块从卉生代以来向北的漂移过程巾，有i 次向南的短暂漂移：首先 在泥搞纪中晚期至晚期有o 6 。s 的向南位移，从2 8 4 。s 漂移到2 9 0 0 s ：然后晚i 叠 世到中侏罗世有2 6 。s 向南的漂移，从1 8 6 。s 漂移到2 1 2 。s ：最后一次往南漂移是 晚侏罗世到早广1 垩1 u ：，有3 8 0 s 的向南漂移，从南纬1 8 6 。s 漂移到2 2 4 。s 。主要由 于喜马拉雅地块( ! 】j 度板块) 总体的向北漂移，南北两个超级大陆的相对位置：总体 上靠得更近了。 2 应用岩石磁组构，结合变形变质、变形期次、变质期次、岩浆活动和岩组， 详细研究了高喜马拉雅结晶岩系磁组构特征。目前喜马拉雅地块新生代以来明屁 存在至少两期变形、两期变质，高喜马拉雅结晶岩系磁组构同样记录了至少两次 韧性变形：第 次足由北向南的逆冲推覆变形。这次变形非常强烈，在所有磁组 构样品的磁面理和磁线理f 1 jn n | 墨| 上都表现为压扁形椭球体，显示挤j 1 1 i 变形：在磁 化率各异性度p 频谱图和百分率各向异性度曲线上锓示岩石曾经历了强烈的 塑性变形。第：次是由南向北的伸展变形，变形仅在局部有显示。地点是m c t 的上 盘樟木附近、丁仁布桥、康i i 桥和高喜马拉雅顶部以及特提期喜马拉雅的底部。 在磁面理、磁线理f li n n 图上表现为拉k 形椭球体，显示拉张变形。 3 从变质岩石学的角度出发，结合构造地质学、地质年代学、岩浆岩岩石学 及深部地球物理资料，刈高喜马拉雅结品岩系变质倒置做了详细的研究。结果认 为，只有对正、逆韧性剪切带的配合，高喜马拉雅结品岩系才能产生管道流 ( c h a n n e lr io w ) 或塑性挤出( d u c t n ee xl e n s i o n ) 。然而主。p 央断裂( m c t ) 和藏南 拆离系( s t d s ) 主拆离面自新生代以来无论从微观还是宏观、不论是显微岩组还是 岩石磁组构都至少存在荫期变形：早期是强烈的韧性变形，由北往南逆冲：晚期是 构造掀斜，由南往北仲展。 4 应用现代变质岩石学、现代构造地质学，结合岩石磁组构、岩组，重新对 高喜马拉雅雅结品岩系变质倒置序列的成囡作出新的解释，推测变质倒茕和藏南 拆离系的形成，可能是逆冲推覆、构造掀斜共同作用的结果。 5 喜马挣雅地块从古生代以来总体向北的漂移过程中，它的三次往南的短 暂漂移都与特提斯洋的演化有关。这些律南回返大致分别与占特提斯( s ，p ：1 、中 特提斯( t 3 3 一j 1 ) 和新特提斯( j 3 3 - k - ) 的打丌形成相对应。 6 提出新生代以来，喜马拉雅造山带在早期前展式变形的基础上，中晚期在 同造i l i 缩短的同时，叠加了构造掀斜：在藏南，逆冲推覆和构造掀斜可能是交粹 的。这种交替性的构造运动可能是导致喜马拉雅阶段性隆升、变形变质和岩浆作 用具有分期次的原因之一。 关键词：构造古地磁岩石磁组构逆冲和掀斜交替喜弓拉雅隆升珠穆朗玛峰 i i a b s t r a c t a i m i n ga tt h ec h a r a c t e r i s t i c so fm a n yi n c o n s i s t e n ts t a n d p o i n t sa b o u tg e o l o g i c a l r e s e a r c hi nh i m a l a y a nt e r r a n e s ，t h i sp a p e rs e t so u tf r o mt h em a g n e t i s m ，s t u d i e st h e r o c km a g n e t i cf a b r i c sa n dm a g n e t o t e c t o n i c si ns y s t e m a t i cd e t a i l s ，p u t sf o r w a r dt h e n e w p l a t e a uu p l i f t i n gm o d e l ，a c q u i r e sm a i np r o g r e s s i v ec o g n i z a n c eb e l o w ： 1 o nt h eb a s i so fm e t a m o r p h i cp e t r o l o g y , c o m b i n e dw i t hs t r u c t u r a l g e o l o g y , g e o c h r o n o l o g y , m a g m ap e t r o l o g ya n dt h eg e o p h y s i c a ld a t ai nt h ed e p t h so ft h ee a r t h ， t h ei n v e f l e dm e t a m o r p h i ce p i s o d e si sd i dt h ed e t a i l e dc o n t r a s tr e s e a r c hf o ri nt h e h i g h e rh i m a l a y a nc r y s t a l l i n e s t h er e s u l t ss u g g e s t ，t h e r ea r eo n l yap a i ro fn o r m a la n d a b n o r m a ld u c t i l es h e a rz o n e s ，w h i c ha r ea c t i v ei nt h em e a n t i m e ，t h ec h a n n e lf l o wo r t h ed u c t i l ee x t r u s i o nt a k e sp l a c ei nt h eh i g h e rh i m a l a y a nc r y s t a l l i n e s h o w e v e r , s i n c e c e n o z o i c ，a tt h em a c r ov i e wo rm i c r o s c o p e ，r o c kf a b r i c so rm a g n e t i cf a b r i c s ，t h e r ea r e a tl e a s tt w o p h a s ed e f o r m a t i o n si nm e ta n ds t d s ：t h ee a r l i e rp e r i o d ，as t r o n gt h r u s t t o w a r dt ot h es o u t hf r o mt h en o r t h ；t h el a t e rp e r i o d ，t i l t i n g ，e x t e n d i n gt o w a r dt h e n o r t hf r o mt h es o u t h 2 t h er e s u l t so fm a g n e t i cf a b r i c sr e s e a r c hh a v ed e m o n s t r a t e dt h a tt h e c o m b i n a t i o no fn s - d i r e c t e dc o m p r e s s i o n a ls t r e s sa n dn w w - t r e n d i n gs t r u c t u r a lp l a n e r e s u l t e di nt h es t r i k e s l i p p i n gs h e a ro fd e x t r a ld u c t i l eo b l i q u et h r u s t i n g ，r a p i du p l i f t i n g o fm o u n t a i nm a s s e sa n dh i g ht o p o g r a p h i cr e l i e f so nt h eh i g h e rh i m a l a y a nc r y s t a l l i n e s t h el o c a l l yd e v e l o p e de l o n g a t e dm a g n e t i ce l l i p s o i d si n d i c a t et h a tt h ec o m b i n a t i o no f g r a v i t a t i o n a lp o t e n t i a le n e r g yo ft h em o u n t a i nm a s s e sa n dn o r t h w a r dc o m p r e s s i o n a l f o r c ec a u s e db yt h ei n d i a np l a t el e dt on e a r l yn s t r e n d i n ge x t e n s i o na n dc o l l a p s e ，a n d t h ef o r m a t i o no fad e x t r a ld u c t i l es h e a rz o n es i m i l a rt ot i l t e ds t r u c t u r e s t h ef o r m a t i o n o ft h ei n v e r t e dm e t a m o r p h i ce p i s o d e sa n ds t d sr e s u l tf r o mt h r u s t i n ga n dt i l t i n g t o g e t h e r 3 a p p l y i n gm o d e mm e t a m o r p h i cp e t r o l o g ya n dm o d e ms t r u c t u r a lg e o l o g y , c o m b i n i n gw i t hm a g n e t i cf a b r i c sa n dr o c kf a b r i c s ，t h er e s u l t ss u g g e s tt h ei n v e r t e d m e t a m o r p h i ce p i s o d e sa n dt h es o u t ht i b e td e t a c h m e n ts y s t e mc a m ef r o mt h r u s t i n g a n dt i l t i n gi nt h eh i g h e rh i m a l a y a nc r y s t a l l i n e s i ns o u t ht i b e t ，t h r u s t i n ga n dt i l t i n gi s p e r h a p sa l t e r n a t e t h ea l t e r n a t i v em o v e sm a y b eg i v er i s et or i s i n gs t a g eb ys t a g ei n t h eh i m a l a y a nm o u n t a i n s a n di ti so n eo ft h e s er e a s o n so ft h ed e f o r m a t i o n ， m e t a m o r p h i s m ，m a g m a t i ca c t i v i t y , w h i c hp o s s e s sm u l t i - p h a s e si nh i g h e rh i m a l a y a s 4 t h en e wm a g n e t o t e c t o n i cd a t as u g g e s tt h a tt h eh i m a l a y a nt e r r a n ei sw a n d e r i n g l f o r w a r dt ot h en o r t hs i n c ep a l e o z o i c ，i tt e m p o r a r i l yw a n d e r e db a c k w a r dt ot h es o u t ha t t h r e et i m e ss i n c ep a l e o z o i c f i r s t l y , t h et e r r a n em o v eb a c k w a r dt ot h es o u t ha t 0 6 0 s ( f r o m2 8 ，4t o2 9 0 。s ) f r o mm i d d l e - l a t e rd e v o n i a nt ol a t e rd e v o n i a n ；t h e n2 6 0 sf f r o m1 8 6 t o2 1 2 。s ) f r o ml a t e rt r i a s s i ct om i d d l ej u r a s s i c ；l a s t l y , 3 8 。sf f r o m2 2 4t o 1 8 6 。s ) f r o mm i d d l e j u r a s s i ct oe a r l yc r e t a c e o u s 5 t h eh i m a l a y a nt c r r a n e st h r e et i m e sm o v e m e n t sb a c k w a r dt ot h es o u t hr e s p e c t i v e l y c o r r e s p o n d st ot h et e t h y s o p e n i n g t h et e t b y s o p e n i n ga n dc l o s i n gs e p a r a t e l yf o r m e dp a l e o 一， m e n - a n dn e o t e t h y s b e c a u s et h eh i m a l a y a nt e r r a n ed r i f t st ot h en o r t hi nat o t a ld i r e c t i o n ， g a n d w a n aa n dl a u r u s s i al a n d sc o m en e a r e ra n dn e a r e l 6 a p p l y i n g t h es y s t e mt h e o r yw i t ht h e c o m p r e h e n s i v em e t h o d ，c o m b i n i n gw i t ht h e g e o p h y s i c sd a t ai nt h ed e p t h so ft h ee a r t h ，t h eq i n g h a i t i b e tp l a t e a ur i s i n gm e c h a n i s m i s ：“i n t r a c o n t i n e n t a lc o n v e r g e n c e - t h r u s t i n ga n dt i l t i n ga l t e r n a t i v e l y - l a y e r st h i c k e n i n g s e p a r a t e l yi nt h ec r u s t - m e l t i n gp a r t l ya n dw e i g h td i f f e r e n t i a t i o n - w e i g h tb a l a n c e 7 k e y w o r d s ：m a g n e t i cf a b r i c s ，t e c t o n i cp a l e o m a g n e t i c s ，t i l t i n gi n s o u t ht i b e t ， h i m a l a y a sr i s i n g ，q o m o l a n g m a i v 创新点摘要 本文针对喜马拉雅地块研究程度较高、许多观点不一致的特点，从古地磁的 角度出发，系统详细地研究了喜马拉雅地块构造古地磁和磁组构，为特提斯的演 化提供了新的定量约束、对丰中央断裂附近的倒转变质和减南拆离系的形成提出 r 新认识，主要取得以下创新和突破： 1 ( 见第p 9 章) 为特提斯的演化提供了新的定量约束。根据构造古地磁资料， 阐明了作为冈瓦纳人陆( 印度板块) 北部边缘的喜马拉雅地块从古生代以束向北 的漂移过程中，有二次向南的短暂漂移：首先在泥锍纪巾晚期至晚期从2 8 4 。s 漂 移到2 9 ，0 0 s ，有0 6 。s 的向南位移：然后晚i 叠世到中侏罗世从1 8 6 。s 漂移到 2 1 2 。s ，有2 6 。s 向南的漂移：最后一次往南漂移是晚侏罗世到早| l | 垩世从南纬 1 8 6 0 s 漂移到2 2 4 。s ，有3 8 。s 的向南漂移。这三次往南川返分别与青特提斯 ( s , - p 。) 、l 卜特提斯( t ：i ： - j ，) 和新特提斯( i 。：l - k ，) 的打丌形成相对应。 2 ( 见第五章) 主巾央断裂附近的倒转变质和减南拆离系的形成，可能与印度 板块向欧亚板块俯冲、构造掀斜共同作用有关。据高薜马拉雅结晶岩系磁组构特 征，高喜马拉雅结品基底是。条巨大的韧性变形带。新生代以来，至少经历二期变 形：第一期变形，由于近南北的强烈逆冲推覆，整个高喜马拉雅结晶岩系形成一条 巨人的逆冲韧性变形带；第二期变形，在高喜马拉雅局部产生数条类似于掀斜构 造一样的所谓近南北的伸展拆离断层。 3 ( 见第五、六章) 逆冲推覆和构造掀斜交替性的构造运动可能是导致喜马 拉雅阶段性隆丁卜、变形变质和岩浆作用具有分期次的原因之一。新生代以来，喜 马拉雅造山带在中期前展式变形的摧石；| | | _ ：，中晚期在同构造缩短的同时，叠加了 构造掀刘：在藏南，逆冲推覆和构造掀斜叮能是交卒卒的。 毫辔始鞋罹瞥篮一磐忸k卤一长目乒一鹫u壕舞盯一菩一挺增图蜒n一辍黢暂_s一辑双婚宦_v一乓碌始罂_d 一圆窜嚣髅鞴匠警暑suj疑黑哩1一磐酊鞣划穗x一到遥嫂霉哥靼茸煅甏覃回冲一匾姆凶状匿融州是i一嚣斜回脚嘲忠g啬一繁鞲j矗仲晕n (_皇一器辑胛忡嘏丛l巴嚣翟胛仲疑取睾_一耐鉴嚣柱州。臣星一碟昧埘州工曼一群藩冰哥州。-b苫一恒键鞲h陌怔辖侄艇：s口-i协拯舡好工恬攥 啦格。霹越暑s巴群蝠掣舞州。巴毒轻啦嘏貅垛避碟暴z一靼耐籍是斛伞镒轼螫州。h函美靼如好il辫器窜蒜：zz一摇姐姆器雕船长挂z墨 匾艟惦婚君嗤凶求黼州晕士j划馔覃田忡 匦驻碡凶蒂嗤嵯怄罐肛 1 引言 1 1 问题的提出、选题依据及研究意义 从二次世界大战以来，地球科学的重大进展主要来自海洋建立的板块构造学 说，它恢复和发展了魏格纳( w e g e n e r ，1 9 1 2 ，1 9 1 5 ) 的大陆漂移说，地球岩石圈运动 和变化得到了比较合理的解释。2 0 世纪8 0 年代以后，随着对陆地上最高隆起区 一青藏高原的研究逐渐深入，新的理论正在酝酿突破：方面作为地球上大陆碰 撞最典烈的地区，这里是检验和发展板块学说的理想场所，有助于建立新的地球 动力学理论：另方面是由于青藏高原在新生代以来的强烈隆升，极大地改变了 亚洲的大气环流形势，出现了地球上最强大的亚洲季风系统，并对北半球甚至全球 的大气环流产生了重要影响( 叶笃正和高由禧，1 9 7 9 ；f i e l d i n g ，1 9 9 6 ) ，全球环境变化 研究如果不考虑青藏高原隆升就很难得出合理的解释。 板块构造学说的确立使地壳运动活动论在思维方法和认识论上产生巨大飞 跃，不仅使地球科学从分门别类的资料收集、零散的定性描述性研究，转变为系统 阐述、半定量和定量、多学科多手段探索其运动演化机理的全球地质学时代，而 且使传统的地质学向现代地质学多领域跨学科发展，大陆造山带的研究就是其重 要领域之一。经过近4 0 年的发展，活动论以2 0 世纪初魏格n ( w e g e n e g l 9 1 2 ，1 9 1 5 ) 的大陆漂移学说为开端，历经反复，经过霍姆斯( h o l m e s ，1 9 2 8 ) 系统提出地幔对流作 为大陆漂移的驱动力、都托( d u t o i t ，1 9 3 7 ) 的地质论证、布拉德( b u l l a r d ，1 9 6 5 ) 的f l 何拼合、赫尔利( h u f l ey 1 9 6 8 ) 和塔林( t a r l i n g ，1 9 7 1 ) 的地质构造拟合，特别是2 0 世 纪5 0 年代至7 0 年代问，古地磁学、海底地貌学、海洋地质学、地球物理学和深 海探测技术的发展，大陆漂移进一步发展成海底扩张说( d i e t s ，1 9 6 1 ) ，并成为板块构 造说的主要组成部分。 板块构造学说在各大洋经过迅猛的发展后，其普遍性必然要在传统地质学 的发祥地一大陆上证实。但是这一过程并不像当初想象的那样简单。大陆有4 0 多亿年的历史，而整个洋底( 或三分之二面积的地壳岩石) 是在不到2 亿年的时间 内形成的，大陆的历史要比大洋长得多。新的地壳运动改造掩盖了较老地壳运动 的形迹。 根据板块构造学说的观点，地球上的构造变形主要发生在板块之间，印度板块 与欧亚板块之间的碰撞是典型的陆壳与陆壳之问的碰撞。它形成了地球上最高的 山脉一喜马拉雅山和最宏伟的高原一青藏高原，碰撞至今仍在进行。喜马拉雅造 山带是印度板块跟亚洲大陆最后拼合、增生及上隆最高的地区。因此，通过喜马 成都理i ：大学博士学位论文 拉雅造山带的研究可以增加我们对青藏高原隆升过程和机制的理解，丰富大陆【l 链变形构造动力学。 1 1 1 问题提出 喜马拉雅造【i i 带位于印度板块和欧亚板块碰撞形成的印度河雅鲁减布江缝 合带的南侧、青藏高原的南缘。它是地壳运动的杰作，是打丌地球动力学之门的 金钥匙，是验证地质科学新理论的天然实验室。那里有丰富的地质资源、水资源、 光资源、地热资源、生物资源和矿产资源，是当今倍受全球关注的热点研究地区 之一。 近4 0 年来，随着板块构造理论的登陆，众多国内外学者围绕e j j 度板块和欧亚 板块的碰撞、喜马拉雅造山带和青臧高原的隆升与全球气候变化，做了大量的野 外_ 作和室内研究，先后提出了俯冲说( m e y e r , 1 9 9 1 ；m a t t a u e r , 1 9 8 3 ) 、挤出说 ( m o l n a r 、t a p p o n n i e r , 1 9 7 5 ，1 9 7 7 ) 、推土机说( s t 6 c k l i n ，1 9 7 9 ，1 9 8 0 ，1 9 8 3 ) 、手风琴说( 黄 汲清，等，1 9 8 4 ，1 9 8 7 ) * 【1 多岛洋况( 刘本培，等，1 9 9 3 ；殷鸿福，等，1 9 9 5 ，1 9 9 9 ) 等众多学 说。各种模式或学说的主要焦点是喜马拉雅一特提斯造山带是个大洋的拼合还 是经历了多个大洋开合的过程? 这个问题如果单纯从地层古生物、岩石记录以及 构造形迹中寻找答案，就会受到很多限制。因为：一方面古生物的分布和演化具 有多解性；另一方面造山带是一个变形复杂的构造单元，经历了多次构造运动、变 质作用和岩浆活动，前期构造活动、变质作用和岩浆作用通常易受后期的改造。 在高喜马拉雅，主中央断裂带的变质倒置现象已经发现了一百多年 f o l d h a m ，1 8 8 3 ) ，但是由于对它的合理解释可能加深有关青藏高原隆升机制的理解 因此，解释它的模型一直是最近十多年人们研究关注的热点。主要观点是管道流 ( c h a n n e lf l o w ) 或构造塑性挤出模型( d u c t i l ee x t r u s i o n ) ( c a t l o s ，h a r r i s o n ，k o h n ，e t c 2 0 0 1 ) 和伸展垮塌模型( e x t e n s i o n a lc o l l a p s e ) ( d e w ey 1 9 8 8 ；b u r c h f j e l ，r o y d e n ，1 9 8 5 ) 。 刘焰等( 2 0 0 4 ) 把望性挤出( d u c t i l ee x t r u s i o n ) 模型译为韧性伸展隧道流模式( d u c t i l e e x t r u d i n gc h a n n e l ) ，笔者认为把它译成构造塑性挤出或管道流模型较好。因为英文 d u c t i l e 有塑性和韧性等含义，而e x t r u s i o n 有伸展和挤出等含义，原文的意思 是夹在主中央断裂( m c 叻和减南拆离系( s t d s ) 之间的高喜马拉雅( h h ) 在地壳动 力的作用下像管道中的塑性体一样向外挤出。运用该模型解释变质倒置序列、解 释地壳深部熔融过程和地震剖面方面有很强的优势，且有数学物理模型加以证实， 所以现在非常流行甚至是时髦；而山体的重力势能或体力引起的伸展垮塌 ( e x t e n s i o n a lc o l l a p s e ) 模型在解释高喜马拉雅甚至整个造山带的伸展断裂系方面 有各自的优势，但因它把构造变形过于简单化、把各向异性的变形对象一地质体 假定为均质体、并用简单的光测弹性力学模型来加以证实( b u r c h f i e l ，r o y d e n ，1 9 8 5 ) 2 第1 章引言 这便导致在解释中央断裂带变质倒置的困难，且这两类模型都忽略藏南拆离系还 存在变质倒置序列( 许志琴和崔军文，1 9 9 6 ) 和高喜马拉雅存在的局部伸展作用 ( g a n s s e r , 1 9 6 4 ；s t 6 c k l i n ，1 9 8 0 ；b o u c h e z 和p e c b e l l 9 8 1 ；g n 】j i c 和c a s e y 以及 d a v i d s o n ，等，1 9 9 6 ) 。 1 1 2 选题依据 薛马拉雅地块从元古宇到新生代的地层出露齐全，既记录了印度板块从南半 球向北半球漂移的许多信息，又记录了印度板块与欧亚板块碰撞造山、高原隆升 的过程。但是喜马拉雅地块和印度板块是如何从南半球漂移到北半球的，无从知 晓；高喜马拉雅由于缺乏岩性标志层，构造变形众说纷纭。所以，本文旨在分别对其 进行构造古地磁和岩石磁组构的研究，一方面为印度板块向北漂移提供定量的构 造古地磁数据，另一方面为陆陆碰撞造山带的形成、演化提供宝贵的资料，加深对 地壳深部动力学过程的理解，丰富大陆动力学。选择聂拉木县和定同县进行研究， 除了上述地层出露比较齐全外，主要因为珠穆朗玛峰地区的高喜马拉雅天然岩石 露头出露好、研究程度高、交通方便对我们进行对比研究非常有利。 1 1 3 研究意义 喜马拉雅造山带是研究陆一陆碰撞的许多地质关系最理想的地方。活动的喜 马拉雅造ij i 带为使用新的构造研究方法直接论证许多地质关系提供了良好的条 件( a r m i i o ，t a p p o n n i e r , h a n ，1 9 8 9 ；l a r s o n ，b u r g m a n n ，f r e y m u e l l e r , 1 9 9 9 ；s h e n ，z h a o ，y i n ， e ta 1 ，1 9 9 9 ) 。欧哑板块和印度板块的边界形成时问是已知的，大陆内部的变形可以 当作与时间有关的边值条件，用连续介质力学、热力学、传热学、流变学或弹塑 性力学偏微分方程来定量求解( p e l t z e r , t a p p o n n i e r , r o y d e n ，b u r c h f i e l ，k i n g ，e t c 1 9 9 7 ) ， 也可以用光测弹性力学来定量模拟( b u r c h f i e l ，r o y d e n ，1 9 8 5 ) 。 处于印度板块北缘的喜马拉雅地块，古生代以来的地层出露齐全，便于用构造 古地磁方法确定其时空位置，从而进一步定虽研究两个超级大陆的位置和相对运 动，探索特提斯洋的演化，加深对地球历史的认识。 陆一陆碰撞过程产生的大规模断裂系统( t a p p o n n i e r , p e l t z e r , a r m i j o ，1 9 8 6 ；b u r c h f i e l ，c h e n ，h o d g e s ，e t c ，1 9 9 2 ) 、淡色花岗岩( h a r r i s o n ，g r o v e ，l o v e r a ，e t c ，1 9 8 6 ) 、火山 作用( a m a u d ，t a p p o n n i e r , e ta 1 ，1 9 9 2 ) 、区域变质作用( s e a r l e ，1 9 9 6 ) 、主中央断裂带 附近的变质倒置序y l j ( o l d h a m ，1 8 8 2 ；g a n s s e r ，1 9 6 4 ；h a n i s o n ，r y e r s o n ，e t c ，1 9 9 7 ) 年u 藏 南拆离系( s t d s ) 的变质倒置序列( 许志琴和崔军文，1 9 9 6 ) 删内和大陆边缘海 盆地，是陆陆碰撞动力学中理解深部地质条件和深部地质过程的地表约束最为关 键的地方。通过对高喜马拉雅结晶岩系磁组构的研究，反演高喜马拉雅变形的历 成都理工人学博士学位论文 史，对于认识喜马拉雅造山带的形成、深化和地壳深部动力学过程，探讨青藏高原 隆升的机理，建立更符合客观实际的造山带构造演化模式具有熏要意义，吐i 是研究 喜马拉雅造山带最有特色的工作。 喜马拉雅造山带巨大的体积和高海拔的形成、地质演化对全球气候有着熏要 影响( r u d d i m a n e t ，k u t z b a c h ，1 9 8 9 ) 。反之，气候变化又影向风化剥蚀速率、喜马拉 雅造山带的动力学系统( b e a u m o n t ，f u l l s a e k ，h a m i l l o n ，1 9 9 2 ) ，进而又影响它的生长 ( a v o u a c ，b u r o v ，1 9 9 6 ) 。因此，研究喜马拉雅造山带对了解岩石圈变形和大气循环之 间的相瓦作用，进而了解全球气候变化，促进环境、资源和社会协调发展，维持我们 的生态系统，构建和谐社会有着重大的理论和现实意义。 1 2 前人工作基础、研究程度及存在问题 12 1 前人工作基础 从1 9 世纪初正式拉开对喜马拉雅山研究的序幕以来，宏伟的山脉、高寒缺氧 以及浓郁的民族风情一直吸引着世界各地的人们来此进行探险和科学研究，归纳 起来可以分为以下几个阶段： 第一阶段( 1 8 0 7 1 8 6 0 年1 ：主要是地理调查和探险； 第二阶段( 1 8 6 0 一1 9 5 5 年) ：主要是探险和地质踏勘工作以及局部的地质填图。 在此期间，早期的地质先贤们在克什米尔、拉达克( l a d a k h ) 、查漠、斯皮蒂( s p i t i ) 、 库蒙( k u m a o n ，又译作古毛恩) 进行了零星的地层、古生物和构造研究。这些先哲 是s t r a t c h y 、s t o l i c z k a 、m e d l i c o t t 、m i d d l e m i s s 和h a y d e n 等人：二十世纪初，英国 人贝币l j ( b a i l e y ) 和墨舍得( m o r s h e a d ) 从米林县派乡进入喜马拉雅地块东端的雅鲁 减布江大峡谷，并在白马狗熊处发现了大瀑布。1 9 2 4 年，英国植物及地理学家沃德 f w a r d ) 在当地藏民帮助下，沿相同路线进入了大峡谷，并穿越了峡谷最险峻的白马 狗熊至鲁古一段，最终到达大峡谷顶端与帕隆藏稚的汇合处。这可能是首次徒步 穿越、考察雅鲁藏御江大峡谷的活动。沃德的文章减东南考察记于1 9 2 6 年 发表在地理学报上。 印度地质调查所w a d i a 、w e s t w o 和a u d e n 等人在克什米尔、西姆拉、古毛 恩地区进行了系统的地质填图。同时，世界上其它一些国家的探险队在一些地区 做过详细的地质工作，主要有d et e r r a 在克什米尔，m i s h 在南迦帕尔巴特，h e r m 和 g a n s s e r 在古毛恩和h a g e n 在尼泊尔及b o r d e t 在珠穆朗玛峰地区的工作。 我国是从解放后着手进行西藏喜马拉雅造山带研究的。1 9 5 1 1 9 5 3 年，在李璞 的领导下，中国科学院西藏工作队考察了喜马拉雅造山带的一些地区。他们在地 层、构造和岩石学方面都有很大贡献，因囿于考察范围和当时地质科学理论水平， 第1 章引言 在认识理论方面没有很大突破。1 9 5 3 1 9 5 6 ，以李璞为首的专家又进藏考察，沿川减 公路和卡达桥以北沟谷进行了路线调查，内容侧重于矿产普查。 第三阶段( 1 9 5 5 1 9 7 8 ) ：主要是喜马拉雅造山带国外部分地质调查以及中国科 学院组织的国内地质综合考察最活跃的时期。 尼泊尔1 9 4 9 年对外开发后，1 9 5 5 1 9 7 0 年日本北海道大学十次派科学考察队 到尼泊尔地医进行路线地质调查。法国和奥地利的一些地质学者对尼泊尔喜马拉 雅感兴趣。苏联学者对西姆拉喜马拉雅感兴趣。美国一些学者则对西瓦里克地质 年代学有兴趣。印度地质学家用各种手段研究喜马拉雅，获得了许多关于喜马拉 雅造山带构造、地层的新证据。巴基斯坦的地质学家电利用各种手段包括国际合 作进行研究，获得了关于喜马拉雅造山带西部构造结构造、岩石和下地壳的大量 信息。 二十世纪6 0 、7 0 年代，中国科学院先后组织中国珠穆朗玛峰登山队科学考察 队( 1 9 5 9 1 9 6 0 年) 、希夏邦马峰登山队科学考察队( 1 9 6 4 年) 、西藏科学考察队 ( 1 9 6 6 1 9 6 8 年) 、青藏高原综合科学考察队( 1 9 7 5 年) 到喜马拉雅造山带考察。 第四阶段( 1 9 7 9 今) ：随着板块构造理沦介绍到围内，各种研究手段和研究方 法、国际合作项目如雨后春笋、层出不穷，日益繁荣，对喜马拉雅造山带的形成和 青藏高原隆升的认识愈来愈来深入。 郑锡澜和常承法( 1 9 7 9 1 对东部构造结的岩石、构造等方面做了一些研究工 作，揭开了对东部构造结大拐弯地区进行实地地质调查的序幕。他们首次提出在 雅鲁藏布江东端的旁辛、加热萨一带有雅鲁藏布江蛇绿岩残留块体出露，并将南 迦巴瓦地区的岩层定为南迦巴瓦群，将汗密以西的片麻岩划为派区组和多雄拉 组、汗密以东的片岩划为阿尼桥组。张旗和李昭华( 1 9 8 1 ) 及尹集祥( 1 9 8 2 ) 认为汗 密以西的南迦巴瓦群应属前震旦系。 1 9 8 2 。1 9 8 4 年，中国科学院登山考察队对东部构造结的地质、地理、植物、气 象和环境等丌展了系统考察活动，取得了丰硕成果。他们将东部构造结划分为以 高喜马拉雅结晶岩系( 南迦巴瓦群) 为代表的印度板块、雅鲁藏布江缝合带、冈底 斯岩浆弧三大构造单元。对考察区内的变质岩进行了岩石学、岩石地球化学、同 位素年代学研究，对南迦巴瓦群进行了变质带划分，时代定为晚元古代。 原地质矿产部西藏自治区地质矿产局区调队完成1 ：1 0 0 万日喀则幅区域地 质调查( 1 9 8 3 年1 ，原地质矿产部青藏高原地质调查大队进行大规模的地质调查 ( 1 9 8 0 1 9 8 5 年) 。在上世纪8 0 年代中晚期，卫管一等( 1 9 8 9 年) 对喜马拉雅造山带中 段聂拉木群的岩性、变质特征和变形构造进行过详细的调查研究。 钟大赉( 1 9 9 6 ) 、l i u 和z h o n g ( 1 9 9 7 ) 在1 9 9 4 年路线考查的基础上，发表有关南 迦巴瓦群中高压麻粒岩的岩石学、岩石地球化学方面的研究论文。 成都理工大学博士学位论文 b u r g ( 1 9 9 7 ) ，在东部构造结的羌纳派区直白、派区多雄拉及沿川藏公路进行 了路线调查，对东部构造结的构造和剥露进行了研究，认为多雄拉背斜的剥露速率 在3 5 3 2 m a 时间段为1 0 m m y r l , 2 2 m a 至今为3 - 5 m m y r 一。 1 9 9 7 至1 9 9 8 年成都地质矿产研究所在东部构造结进行地质考察，侧重对雅鲁 藏布江缝合带的空间分布以及南迦巴瓦群的变质杂岩变质作_ l j 方面的研究。 2 0 0 0 年至今，中国地质调查局先后委托各地调院和科研院所及大专院校，在减 南空白区实施1 ：2 5 万区域地质调查。同期，对感兴趣的热点地质问题中外地质 学家丌展国际合作，进行专题研究。包括中英、中法和中美等合作的科学考察。 中方参与合作的主要单位是中国科学院、中国地质科学院和原地质矿产部所属的 科研院所和大专院校。 近卜多年来，成果卓著的主要有b u r c h f i e l 和陈智棵等通过在相关地区系统填 图，对藏南拆离系丌展的专题研究；赵文津等人通过原地质矿产部( 1 9 9 0 年) 和国家 自然科学基金会( 1 9 9 0 年1 以及原国家科学技术委员会( 1 9 9 4 ) 资助的“国际喜马拉 雅和青藏高原深剖面及综合研究”项目( 简称i n d e p t h 计划1 ，后来相继有美国、 法国、德国、英国和加拿大等多国参加的i n d e p t h 合作研究；高喜马拉雅塑性挤 出模型的年代学、矿物学、变质岩石学、构造地质学和高温高压实验以及热力学 和传热学模拟研究等( e n g l a n d ，e t c ，1 9 9 3 ；m o l n a r ，e t c ，1 9 9 3 ；b e a u m o n t ，e t c ，2 0 0 1 ) 。 长期以来，有关造山带的研究直是人们关注的热点，也取得了丰富的成果。 但是国内的研究者对喜马拉雅造山带的研究主要集中在喜马拉雅山北坡的特提 斯喜马拉雅、高喜马拉雅变质相带划分和它的年代学上，对高喜马拉雅新生代以 来变形的期次和特征研究相对国外显得薄弱，对喜马拉雅地块如何由南半球漂移 到北半球也缺乏系统的研究。近年来，国外时喜马拉雅造山带的研究主要集中在 主中央断裂带附近的变质倒置上，对它的解释产生了现在很流行的管道流模型 ( c h a n n e lf l o wm o d e l ) 或塑性挤出模型( d u c t i l ee x t r u s i o nm o d e l ) ，成为传热学、热力 学等数学物理方法模拟研究的热点。主要地质调查研究成果见表卜1 。 1 2 2 研究程度 关于高喜马拉雅变质倒置和塑性挤出的研究 从1 8 8 3 年o l d h a m 在阿尔莫拉发现变质倒置以来，许多的地质工作者先后在 喜马拉雅造山带主中央断裂带的其它地方先后发现变质倒置现象。s t 6 c k l i n ( 1 9 8 0 ) 在研究尼泊尔的m c t 后把变质倒置现象归纳为：高喜马拉雅的深变质岩叠置在 低喜马拉雅的浅变质岩上，花岗岩侵入发生接触变质，岩浆注入和深部构造层次的 混合岩化引起的选择性变质，斜歪褶皱或其它原因引起的层序倒转，以及大规模的 逆冲推覆作用。s t e p h e n s o n 、w a t e r s 和s e a f l e ( 2 0 0 0 ) 研究k i s h t w a r z a n s k a r 带 第1 章引言 表卜1 主要地质调查研究成果一览表 调布及研究单位或研 时问工作性质调查研究内秤主要成果 究者 n o t e so nat r a v e r s eb e t w e e na 1 m o r a o l d h a m1 8 8 2 1 8 8 3路线地质 地形地貌强她质 a n dm u s s o o r e ej no c t 1 8 8 3 g a n s s e r1 9 6 4路线地质地层、构造 蟒自 g e o l o g yo ft h eh i m a l a y a 中国科学院两藏科学 1 9 6 4 1 9 6 8科学考察 地质、占生物、 珠穆朗玛峰地医科学考察报告f 地 考察队 构造 质) ，珠穆| j j = f 玛峰地区科学考察报告 ( 古生物) 第一分册和第二分册 中国科学院青藏高原 1 9 7 3 1 9 8 2 综合地质 地层占生物、变珠穆朗马峰科学考察报告( 地质) 、希 质岩、火成岩和夏邦马峰地区科学考察报告、青藏 综合科学考察队考察 构造地质高原地质构造 原地质矿产部拍藏白 区域地质 地层古生物、变 治区地质矿产局区域1 9 7 8 1 9 8 2 凋查 质岩、岩浆岩、 1 ：1 0 0 万日喀则幅、东幅区域地 质调查报告 地质调查大队构造、矿产 原地质矿产部青藏高 1 9 8 0 1 9 8 5地质调奁综合地质考察 青藏高原地质论文集共2 2 册 原地质调查人队 成都地质矿产研究所 1 9 8 8 综台研究综合地质研究1 ：1 5 0 万青藏高原及邻区地质图 t h es o u t ht i b e t a