青藏高原巨型造山拼贴体和造山类型.pdf

第 13 卷 第 4 期 2006 年 7 月 地学前缘 中国地质大学 北京; 北京大学 Earth Science Frontiers China University of Geosciences, Beijing; Peking University Vol. 13 No. 4 Jul. 2006 收稿日期 20060522 基金项目 国土资源部科技专项 2001010101 ; 中国地质调查局重点项目 200313000058 作者简介 许志琴 1941 , 女, 研究员, 中国科学院院士, 构造地质学专业, 主要从事显微构造、 大地构造和大陆动力学研究, 长期从事青藏 高原构造研究工作。 造山的高原 青藏高原巨型造山拼贴体和造山类 型 许志琴, 李海兵, 杨经绥 中国地质科学院 地质研究所 国土资源部大陆动力学重点实验室, 北京 100037 XU Zh- i qin, LI Ha- i bing, YANG Jing -sui K ey Laboratory f or Continental Dynamics of MLR, Institute of Geology , Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China XU Zh- i qin, LI Ha- i bing, YANG Jing -sui 1 An orogenic plateau the orogenic collage and orogenic types of the Qingha- i Tibet plateau. EarthScience Frontiers, 2006, 134 001 -017 Abstract T he Qingha- i Tibet plateau, a major collisional orogenic collage up to 1 500 km wide, was ed by tectonic processes related to the opening, consumption and closure of the Proto -Tethyan, Paleo -Tethyan and Neo -Tethyan oceans 1 The breakup of Gondwanan supercontinents produced numerous continental blocks and microcontinents that eventually converged and collided against Asia. Thus, the plateau contains a long record of oceanic or small oceanic basin subduction, terrane collision and intra -continental convergence 1 T he pres - ent -day collage is composed of numerous distinct terranes separated by ophiolites, arc volcanic rocks and fore - arc sedimentary rocks 1 The observable tectonic framework suggests that volcanic arcs and related mountain chains are common on active continental margins, such as those that occurred on both sides of Paleo -T e - thys1Subduction and collision was both normal and oblique, depending on the direction of block movements and on the configurations of individual blocks1 Oblique collision led to the ation of strike -slip faults, many of which played a major role in mountain building 1 The initial of India and Asia in 50 -60 Ma not only ed the High Himalaya along the southern margin of the plateau but caused uplift of pre -existing Palaeozoic mountain belts farther to the north 1 T hese rejuvenated belts now significant intra -continental mountain chains ac - companied by intra -continental subduction 1 T he Qingha- i T ibet orogenic collage ed by progressive accretion of blocks and terranes to the Asian continent as orogenesis migrated from north to south over a protracted per- i od of time 1 The tectonic evolution of the region was episodic, with multiple periods of basin ation, subduc - tion and intracontinental block collisions 1 The plateau has had a longer and more complex geologic history than many of the other orogenic belts in the world 1 Key words orogenic plateau; Qingha- i Tibet plateau; huge orogenic collage; orogenic types 摘 要 青藏高原是一个巨型碰撞造山拼贴体, 它的形成与始特提斯、 古特提斯和新特提斯洋盆的先后开启、 消减、 闭合以及古大陆的裂解、 诸地体的移动、 会聚和拼合有关。造山类型形成于不同时期海 洋 盆俯冲、 地 体碰撞和陆内会聚的不同阶段。多地体/ 多岛弧/多弧前海的构架表明, 诸多的俯冲型山链可以产生在地体边 界的活动陆缘一侧, 古特提斯南、 北两洋盆的双向俯冲构筑了双向俯冲型山链; 碰撞型山链由于地体边界与块 体驱动方向的几何学关系形成/ 正向碰撞型0和/ 斜向碰撞型0造山类型。/ 斜向碰撞型山链0与走滑断裂的形 2 许志琴, 李海兵, 杨经绥/地学前缘Earth Science Frontiers2006, 13 4 成、 规模及其运动学直接相关。50 60 M a 印度/亚洲碰撞不仅形成青藏高原造山拼贴体的最后成员 喜 马拉雅山链, 而且在拼贴体的北缘由于陆内俯冲作用使早期形成的山链在整修后又一次崛起。青藏高原的周 缘山链铸成屏障与外侧的克拉通相隔。青藏高原巨型碰撞造山拼贴体的形成是亚洲大陆自北往南的增生和 造山迁移的生长结果, 其所反映的活动长期性、 非原地性、 俯冲/ 碰撞/ 陆内造山类型的多样性、 碰撞造山的多 期性以及造山的复合叠置性比世界上任何一个复合山链 或造山拼贴体来得复杂、 多彩。 关键词 造山的高原; 青藏高原; 巨型造山拼贴体; 造山类型 中图分类号 P54 文献标识码 A 文章编号 100523212006 04000117 0 前言 造山作用是形成山脉的过程 [ 1] , 100 多年来研 究山链的专家一直认为造山作用是构造的起源, 而 不是指山脉地形的起伏 [ 2] 。造成山链的构造作用过 程, 包括地壳上部的褶皱、 逆掩和断裂以及下部的塑 性变形、 变质和深成岩浆活动, 并认为造山运动发生 于较短时间, 在一条线性地带内发生了强烈变形。 20 世纪 60 年代以来板块构造理论赋予 / 造山作用0 新的内涵, 把大陆山链的造山过程看作岩石圈板块 相互运动和作用的表征。板块之间的运动通过三种 类型 离散型、 会聚型和转换型 的边界进行, 造山 / 形变0只发生在会聚板块边缘的窄部。威尔逊把板 块构造引入造山作用中, 强调了造山运动的三维观 念 洋脊的拉张、 原始山链的挤压及两侧的旋转, 并 根据北美科迪勒拉山的造山特征, 认为造山带可借 助走滑断层将大量较小的/ 碎块0聚集起来重新分布 而形成[ 3]。 70 年代以来, 致力于大陆山链研究的地质学家 通过山链实体解剖, 发现造山形变不限于会聚板块 边缘的窄带, 而可以扩展到板内达数百乃至上千 km 的宽域。地质学家发现, 造山作用涉及大范围 的陆壳变形、 变质及花岗岩浆活动, 可以发生在板块 碰撞前的俯冲期 俯冲型山链 、 主碰撞期 碰撞型山 链 及后碰撞期 陆内型山链 。Mattauer 1980 [ 4] 按板块运动阶段曾把山链划分为/ 俯冲型0 即安第 斯型 、 / 仰冲型0 阿曼型 、 / 碰撞型0 喜马拉雅 -阿 尔卑斯型 及/ 陆内型0; 许志琴 1994 [ 5] 曾根据构造 造型划分/ 滑脱型0、 / 挤压型0、 / 叠覆型0、 / 平移型0 和/ 热隆伸展型0山链。 Sergor 1987 [ 6] 曾认为, 大量会聚板块边界在 时空活动中形成的众多的造山带组成造山区, 这种 造山区可以用/ 造山拼贴体0 orogenic collage [ 7] 术 语来描述。许志琴 1987, 1994 [ 5, 8] 在研究中国造 山带时曾认为中国的某些山链经历了长期的地质历 史演化过程, 形成/ 复合0山链。/ 复合0的含义包括 / 增生0和/ 叠置0两个方面; 又将复合山链划分为/ 增 生型复合山链0、 / 双向型复合山链0及/ 叠覆型复合 山链0。 研究表明, 世界上许多造山带是长期活动 300 Ma 的复合造山带, 活动域的宽度可超过 1 000 km, 是大陆生长的最好见证。近 10 年来, 对全球造 山带的研究已由单一造山带向复合造山带研究深 入, 复合造山带是大范围、 多期和多造山类型相互作 用的结果。 复合造山带长期活动的原因、 大陆增生机制、 造 山带的流变学结构和造山热对造山作用的控制等已 成为当前大陆动力学研究的关键科学问题。 近 10 年来, 对/ 俯冲型0山链的研究又有了新的 进展。在许多山链中, 地质学家发现由剪断的大陆 碎片和肢解的俯冲蛇绿岩、 混杂堆积、 高压 -超高压 变质带组成的俯冲杂岩带的上部 活动陆缘 , 发育 由弧前增生楔、 钙碱性火山岛弧系及弧后盆地组成 的活动陆缘增生带。不同成因块体的活动陆缘可以 形成不同的陆缘增生带, 其形成均早于大陆块体之 间的碰撞界限 缝合带, 并且在很多的情况下, 俯 冲上盘的陆缘增生带未固结物质对于上部板块的变 形及造山带的形成起重要的作用[ 9]。譬如南美的安 第斯山链、 北美科迪勒拉山以及亚洲东南部菲律宾 马尼亚拉地带均有弧前增生带。其中南美的安第斯 山不存在多岛弧的增生, 以巨型火山岛弧岩浆带为 主体, 是南太平洋向东俯冲于南美板块之下形成的 俯冲型山链。而东南亚洲在第三纪时期以来经历了 小的块体与亚洲大陆长时间会聚和对接的增生历 史, 对接过程包括边缘盆地的不断打开、 多岛弧的增 生和上部俯冲板片的缩短[ 9]。Sengor 1996 [ 10] 在 研究中亚阿尔泰 Altaids 碰撞造山系时提出/ 中亚 型0或/ 土耳其型0山链类型, 认为在此山链中, 一个 或两个大陆的前碰撞历史包含了大规模的俯冲加积 许志琴, 李海兵, 杨经绥/地学前缘 Earth Science Frontiers 2006, 13 4 3 杂岩的形成, 在俯冲加积杂岩中岩浆弧轴迁移, 并致 使大陆不断增生扩大。因此俯冲带上部遭受了包括 俯冲增生历史在内的前碰撞的演化, 并形成俯冲型 山链, 是研究俯冲过程、 俯冲极性和活动陆缘增生历 史以及前碰撞山链的最佳场所。 地球上的许多山链构筑在俯冲板块 被动陆缘 一侧, 被动陆缘伸展盆地中的沉积盖层和变质基底 在板块碰撞过程中遭受强烈的变形, 形成碰撞型山 链。典型的例子是位于非洲 意大利板块下部的欧 洲俯冲板块一侧的阿尔卑斯山链和位于亚洲板块下 部的印度俯冲板块一侧的喜马拉雅山链, 这是由叠 覆逆冲岩片组成的具陆壳增生楔结构特征的/ 阿尔 卑斯 -喜马拉雅0型碰撞造山带。研究表明, 俯冲型 山链在板块碰撞后与碰撞型山链拼贴在一起, 往往 通过弧/ 陆碰撞→陆/ 陆碰撞的方式, 形成/ 俯冲 -碰 撞型0山链。有些弧/ 陆碰撞引起的造山变形过程本 身可能是短暂的, 如欧洲英国 爱尔兰加里东造山 带的弧/ 陆碰撞造山作用从大陆边缘俯冲开始到前 碰撞缩短的结束只持续了 18 Ma, 碰撞造山缩短和 变质演化延续了 8 Ma, 地壳拉伸和下地壳折返延续 1 15 Ma, 俯冲极性反转后的造山缩短为 4 1 5 Ma [ 11] 。 研究还发现在板块碰撞之后可以继续造山 后 造山 或者在远离缝合带的地区造山。这种陆内造 山活动突出表现为山脉的剧烈隆升, 产生新的逆冲、 走滑构造并伴随着强烈的岩浆和变质作用, 出现地 壳尺度的伸展 -剥离以及山体抬升和塌陷。 青藏高原是地球上最大、 最高和最年轻的高原, 青藏高原形成的基础背景比世界上其他的许多高原 都来得复杂, 比如, 北美的科罗拉多高原构筑在稳定 的古生代地台之上, 法国中央高原的基础是欧洲华 力西造山带。而青藏高原是在新元古代以来长期活 动、 多期造山及新生代最后隆升的基础上形成的高 原, 经历了显生宙以来洋盆不断消减和闭合, 是诸 地体 或陆块 不断会聚、 碰撞和增生的产物, 具有 / 多陆块、 多岛弧0 组成的基本格架及显示/ 多洋 海 盆、多俯冲、 多碰撞和多造山0 的动力学作用 过程。不同历史阶段洋盆的开启和闭合致使地体会 聚和碰撞, 多地体拼合构筑成复合地体, 地体间的碰 撞产生碰撞造山带, 碰撞造山带的拼合及叠置又形 成复合碰撞造山拼贴体。因此青藏高原形成的基础 是经过长期拼合的复合地体和复合的造山拼贴体, 而 在其周缘又被再崛起的造山带所包围, 因此有人称 青藏高原为/ 造山作用的高原0 orogenic plateau [ 11] 。 青藏高原在长期地质历史演化中, 形成不同时 期从俯冲、 碰撞到陆内各种造山类型组成的山链和 复合山链, 青藏高原的造山类型之多样及丰富称得 上是世界造山类型之大全。识别这些丰富的造山类 型并与世界上典型的造山类型对比, 是研究碰撞动 力学的重要内容。本文将通过青藏高原形成过程中 不同时期、 不同阶段造山类型和造山作用、 造山机制 的解析, 来说明青藏高原为什么是个造山的高原。 1 高原基本地体构架 研究表明, 组成青藏高原的诸多陆块和复合陆 块并非原位, 它们均来自靠近冈瓦纳大陆的一 侧 [ 12 -13] 。陆块之间的会聚及俯冲使陆块消减, 在地 体碰撞过程中形成的大型剪切带及大型断裂的作用 使陆块或复合陆块叠覆、 错位、 挤出和远离原地, 后 期大型盆地的形成又使块体和复合块体的原型遭到 覆盖。因此, 青藏高原的关键问题已不仅是 50 60 Ma 以来印度和亚洲碰撞形成高原以及引起波及大 陆岩石圈数千 km 变形, 再造巨大的地体拼合体和 碰撞造山拼贴体的形成、 地体之间的相互作用及大 陆增生的地质历史过程, 成为青藏高原研究的重要 内容。其包括了组成各陆块单元的古地理位置、 原 型、 归属和特征, 古洋盆的开启及消减, 陆块之间相 互运动的轨迹、 拼合与叠置的方式, 碰撞造山类型、 过程、 造山叠置以及造山的机制; 大型走滑构造的形 成和对青藏高原结构的改造, 以及深部结构、 壳幔相 互作用和驱动力等。青藏高原所具有的十分复杂的 地壳 -岩石圈流变学特征给青藏高原形成历史及动 力学机制研究带来了极大的困难。 印度/ 亚洲前碰撞历史是从新元古代开始的长 期活动历史, 经历了早古生代、 晚古生代 三叠纪和 晚中生代的地体会聚的三个阶段, 和泥盆纪、 晚三叠 世和晚侏罗 早白垩世的多期碰撞造山事件。由于 印度/ 亚洲前碰撞历史是以诸多地体的会聚为特征, 因此通过地体结构及地体边界的研究以及各时期地 体边界两侧陆壳的变形特征和动力学过程的揭示, 研究青藏高原形成前诸地体与亚洲北部逐渐拼合和 大陆增生的过程。50 60 Ma 印度/ 亚洲的最后碰 撞, 不仅增生了喜马拉雅地体, 而且使亚洲大陆发生 向东与南东的挤出以及形成内部高原地貌和周缘新 生代造山带的两个新的大地构造单元。 青藏高原大地构造单元组成可分为三大部分 4 许志琴, 李海兵, 杨经绥/地学前缘Earth Science Frontiers2006, 13 4 1 青藏高原北部/ 阿尔金 祁连 昆仑0早古生代 复合地体; 2 青藏高原腹地/ 松潘甘孜 羌塘 拉 萨0中生代复合增生地体; 3 青藏高原南部喜马拉 雅新生代增生地体。 1 和 2 组成印度/ 亚洲前碰 撞的/ 青藏联合陆块0构架, 3 为 60 50 Ma 印度/ 亚洲碰撞的最后拼接体[ 14] 图 1 。 青藏高原北部/ 阿尔金 祁连 昆仑0早古生代 复合地体的组成包括阿拉善 敦煌地体、 祁连 阿 尔金地体、 柴达木地体、 东昆仑北地体、 东昆仑南地 体、 西昆仑北地体和西昆仑南地体, 地体边界包括早 古生代俯冲杂岩带 蛇绿岩、 混杂堆积和高压 -超高 压变质 和活动陆缘增生带 弧前增生楔、 火山岛弧 岩浆带和弧后盆地 两部分, 有北祁连俯冲杂岩带 和活动陆缘增生带、 柴北缘俯冲杂岩带和活动陆缘 增生带、 祁漫塔格俯冲杂岩带和活动陆缘增生带、 昆 中俯冲杂岩带和活动陆缘增生带、 北阿尔金俯冲杂 岩带和活动陆缘增生带、 南阿尔金俯冲杂岩带和活 动陆缘增生带以及库地俯冲杂岩带和活动陆缘增生 带等。该复合地体向东与北秦岭早古生代地体相 连。通过对阿尔金断裂三叠纪形成[ 12]及其两侧地 体 祁连和阿尔金地体 和地体边界 北祁连和北阿 尔金早古生代俯冲杂岩带, 柴北缘南阿尔金早古生 代俯冲杂岩带 的对比, 确定了阿尔金山是祁连山的 西延[ 15]。 在/ 松潘甘孜 羌塘 拉萨0 中生代复合地体 中, 地体之间的边界昆南 阿尼玛卿俯冲杂岩带和 活动陆缘增生带、 金沙江俯冲杂岩带和活动陆缘增 生带、 班公湖 怒江俯冲杂岩带和活动陆缘增生带, 以及由于新特提斯洋盆俯冲在拉萨地体南缘形成的 雅鲁藏布江俯冲杂岩带及冈底斯活动陆缘增生带。 在青藏高原东南部三江地区由于印度/ 亚洲碰撞造 成物质的侧向挤出和逃逸 [ 16 -17] , 构造格架由 EW 向 转为 NS 向, 自东向西为与金沙江俯冲杂岩带相连 接的甘孜 -理塘俯冲杂岩带和巴塘 -元江俯冲杂岩带 及伴随的义敦和江达火山岛弧带[ 18 -19] 图 2 。最新 研究表明, 在羌塘地体内部存在一条分割南、 北羌塘 的由二叠纪蛇绿岩 辉长岩, U-Pb, 299 314 Ma; 玄武岩, Rb -Sr, 318 Ma 和三叠纪高压蓝片岩和榴 辉岩 蓝闪石, 39 Ar - 40Ar, 220 221 Ma 变质带组成 的双湖 龙木错俯冲杂岩带 [ 20 -21] , 该带可能与青藏 高原东南部三江地区分割 / 芒康 -思茅地体0和/ 保 山地体0的澜沧江蛇绿岩带 C P 相连, 与澜沧江 蛇绿岩带伴随还有/ 杂多 昌都火山岛弧带0及/ 澜 沧火山岛弧带0 C3 P [ 19] 相连 图 2 。 通过最新的古地磁研究[ 13], 组成青藏高原的诸 地体的古地理位置、 性质和归属的/ 非原地性0得以 进一步证明, 青藏高原在各个重大历史阶段中的地 体拼合和增生是与特提斯洋盆包括始特提斯洋 新 元古代 早、 中泥盆世 、 古特提斯洋 中石炭世 早 三叠世 和新特提斯洋 晚三叠世 晚白垩世 的不 断开启与闭合以及印度洋的最后打开 早中新世 现在 有着密切的关系。而且新的研究进一步证实 青藏高原在印度/ 亚洲碰撞前的地体构架具有典型 的/ 多洋 海 盆、 多地体、 多岛弧0的特征和/ 多俯冲、 多碰撞、 多造山0的动力学过程。在 60 50 Ma 印 度/ 亚洲碰撞前的地体构架为 / 阿尔金 祁连 昆 仑0早古生代复合地体和 / 松潘甘孜 羌塘 拉萨0 中生代复合增生地体组成的/ 青藏联合陆块0, 北以 西昆仑北缘冲断裂、 阿尔金北缘冲断裂和北祁连北 缘冲断裂为界, 南缘界限为雅鲁藏布江缝合带。 60 50 Ma 印度/ 亚洲碰撞造成 / 青藏联合陆 块0 的右旋隆升及物质向东挤出 [ 22] 以及联合陆块 之西北缘发生地体移置, 分别形成叠置的云南挤出 地体、 缅甸挤出地体和阿尔金 -西昆仑移置地体[ 14] 图 1 。 2 青藏高原的俯冲/ 碰撞/ 陆内造山类 型 纵观青藏高原的造山类型可以分为三大类型 俯 冲型山链、 碰撞型山链及陆内型山链。俯冲型山链包 括正向俯冲型 冈底斯白垩纪 早古新世俯冲型山 链、 东昆仑 阿尼玛卿三叠纪俯冲型山链和玉树 义 敦三叠纪俯冲型山链 、 正向俯冲增生型 阿尔金 祁 连 昆仑早古生代俯冲增生型山链 ; 碰撞型山链包 括正向碰撞型 喜马拉雅新生代逆冲叠覆 -挤出型山 链、 松潘甘孜晚三叠世滑脱 -逆冲型山链 和斜向碰撞 型 巴颜喀拉晚三叠世挤压转换型山链、 西缅甸新生 代挤压转换山链, 西巴基斯坦新生代挤压转换山链 ; 陆内型山链包括挤压 -转换型山链 青藏高原北缘新 生代挤压转换型山链 和转换 -挤出型山链 阿尔金 西昆仑新生代陆内挤出转换型山链 表 1 。图 3 示 意了青藏高原的主要造山类型的三维样式。 2 11 俯冲型山链 俯冲型山链是指地体碰撞及复合地体拼合之前 的形成的山链类型。根据碰撞前地体会聚的几何学 许志琴, 李海兵, 杨经绥/地学前缘 Earth Science Frontiers 2006, 13 4 5 6 许志琴, 李海兵, 杨经绥/地学前缘Earth Science Frontiers2006, 13 4 表 1 青藏高原俯冲/ 碰撞型山链类型 Table 1 Types of subduction/collision mountain chains of Qingha- i T ibet plateau 类型分类典例 俯冲型山链 正向俯冲型 正向俯冲增生型 冈底斯白垩纪 早古新世俯冲型山链 东昆仑 阿尼玛卿三叠纪俯冲型山链 玉树 义敦三叠纪俯冲型山链 阿尔金 祁连 昆仑早古生代俯冲增 生型山链 碰撞型山链 正向碰撞型 斜向碰撞型 喜马拉雅新生代逆冲叠覆 -挤出型山 链 松潘甘孜晚三叠世滑脱 -逆冲型山链 巴颜喀拉晚三叠世挤压转换型山链 西缅甸新生代挤压转换山链 西巴基斯坦新生代挤压转换山链 陆内型山链 挤压 -转换型 挤出 -转换型 青藏高原北缘新生代挤压转换型山链 阿尔金 西昆仑新生代陆内挤出转换 型山链 图 3 青藏高原俯冲/ 碰撞/陆内造山类型立体示意图 Fig. 3 Stereoscopic simplified diagrams showing subduction/ collision/ intracontinental orogenic types of the Qingha- i T ibet plateau a 俯冲型山链; b 碰撞型陆壳叠置增生山链; c 碰撞型/ 平行挤压 转换0山链; d 碰撞型/ 斜向挤压转换0山链; e 碰撞型滑脱 -逆冲山 链; f碰撞/ 陆内型挤出山链 特征分析, 在青藏高原有两种俯冲型山链 1 正向 俯冲型山链; 2 俯冲加积型增生山链。 2 11 1 1 正向俯冲型山链 冈底斯山链 典型例子为由冈底斯火山岛弧带及弧前加积楔 组成的/ 俯冲型山链0。在印度和亚洲碰撞之前, 由 于新特提斯洋壳向北俯冲在亚洲大陆南缘形成增生 的大陆弧, 被称为转换喜马拉雅带[ 23 -24]。转换喜马 拉雅带 即冈底斯带 由火山岩浆岛弧组成, 它们的 围岩为前寒武纪到中生代的变质岩系, 白垩纪 第 三纪的前陆盆地沉积一般保存不好。火山岩浆岛弧 带主要发育在两个地段 西面巴基斯坦 印度 Ko - shistan - Ladakh 段 [ 25 -26] 和 东 面 的 拉 萨 日 喀 则 段[ 27]。 在西部, 沿晚白垩纪 Shyok 缝合带分布的 Ko - shistan - Ladakh 岛弧杂岩的碰撞是喜马拉雅增生事 件的前兆。其上部为早白垩世钙碱性岛弧火山岩与 沉积岩单元, 被辉长岩和花岗岩岩基所侵入; 下部 为早白垩世席状杂岩的基性 -超基性层状深成岩体, 以及高度变形基性变火山岩和变质深成岩, 其中可 能包含火山弧底部的新特提斯洋底残片[ 28]。最老 的 Koshistan -Ladakh 岛弧杂岩岩基的年龄是 100 Ma, 最年轻的是晚古新世 [ 26, 29 -30] 。 在中部, 沿雅鲁藏布缝合带的拉萨 日喀则段 即冈底斯带 是发育在晚侏罗世与亚洲拼合的拉 萨地体的大陆边缘岛弧带。拉萨地体的稳定地壳包 括了为泥盆纪 晚白垩世浅水陆 -海相夹火山岩地 层所不整合的前寒武纪 寒武纪变质地层[ 27]。沿 拉萨地体南缘的冈底斯火山岛弧带主要由林芝宗钙 碱性火山岩及冈底斯花冈岩基组成, 岩浆活动年龄 为 94 42 Ma,大 部 分 年 龄 是古 新 世 始 新 世[ 29, 31 -33]。与西部比较, 具有西部老 晚早白垩世 中部新 古近纪 的特征。上述表明冈底斯带和/ 安 第斯山链0一样是典型的前碰撞俯冲型山链。 类似冈底斯俯冲型山链的还有由东昆仑 阿尼 玛卿活动陆缘增生带和玉树 义敦活动陆缘增生带 组成的两条俯冲型山链。前者是以东昆仑 阿尼玛 卿蛇绿岩带为标志的古特提斯北洋盆向北俯冲于东 昆仑地体下的产物; 后者为以西兰乌金 金沙江 甘孜 理塘蛇绿岩带为标志的古特提斯南洋盆向南 和南西俯冲于羌塘地体之下而形成。由于昆南 阿 尼玛卿古特提斯洋壳向北俯冲, 在东昆仑地体中形 成宽度 50 80 km、 长度 800 km、 具有弧火山性质 的布尔汗不达钙碱性系列花岗岩带, 侵位时限为 220 240 Ma, 其和东昆仑南缘三叠纪弧前增生楔 和共和弧后盆地组成的活动陆缘带构成碰撞前的初 始山链。大规模的岛弧花岗岩基的出露表明其曾经 位于火山岛弧带的根部, 由于后期强烈的抬升剥蚀 而裸露地表。因此东昆仑印支期岛弧型花岗岩基代 表了阿尼玛卿洋盆往北俯冲在主动陆缘一侧形成的 火山岛弧带的深部物质, 反映了受深度剥蚀的安第 斯俯冲型山链的根部。 许志琴, 李海兵, 杨经绥/地学前缘 Earth Science Frontiers 2006, 13 4 7 2 11 1 2 俯冲增生型山链 大部分大陆地壳是构筑在俯冲带上部, 俯冲作 用导致之后的大陆碰撞[ 34 -38]。在青藏高原北部/ 阿 尔金 祁连 昆仑0早古生代复合地体的前碰撞历 史中, 可以重塑两种类型/ 俯冲加积型0山链 一种为 与海沟倒退有成因联系的北祁连活动陆缘增生山 链, 位于北祁连走廊南山早古生代主火山岛弧带南 缘伴随弧前火山链和加积楔的三条高压变质带是早 古生代洋盆倒退俯冲的表征[ 5, 39]。与海沟倒退有关 的北祁连/ 俯冲加积型0 增生山链与三次倒退俯冲 形成的西太平洋菲律宾东部马尼亚拉/ 俯冲加积型0 山链相似 图 4 。另一种是在/ 阿尔金 祁连 昆 仑0早古生代复合地体中, 诸地体的前碰撞历史包含 了俯冲加积杂岩增生过程而形成的/ 俯冲型0山链, 类似于/ 中亚型俯冲山链0。这种类型是 Sengor [ 10] 在 1996 年提出的, 指陆块碰撞前的一个或两个陆块 包含有俯冲加积杂岩增生的前碰撞历史, 是中亚 Altaids 碰撞造山带中普遍发育的造山类型 图 3 , 在俯冲过程中, 由于火山岩浆弧向海沟方向迁移, 俯 冲加积杂岩随时间而变宽, 在卷入碰撞后俯冲杂岩 产生强烈变形、 缩短以及加厚。/ 阿尔金 祁连 昆 仑0早古生代地体的俯冲加积增生型山链包含了/ 马 尼亚拉0和/ 中亚型0两种叠置的/ 俯冲加积型0增生 山链类型 图 4 。 2 12 碰撞型山链 2 12 1 1 正向碰撞型山链 板块 或地体 之间正向 或近于正向 的碰撞过 程中, 在被动陆缘一侧的陆壳变形由碰撞边界向外 扩展, 形成由前缘一系列逆冲叠覆岩片、 后缘伸展断 裂组成的陆壳增生山链。 1 典型实例 1 喜马拉雅新生代陆壳叠置增 生 -挤出山链。60 50 Ma 期间印度/ 亚洲正向碰撞 使印度被动陆缘一侧形成喜马拉雅增生地体或喜马 拉雅山链。喜马拉雅增生地体的组成自北往南为 特提斯 -喜马拉雅亚地体、 高喜马拉雅亚地体、 低喜 马拉雅亚地体和次喜马拉雅亚地体, 亚地体之间的 界限分别为藏南拆离断层 STD 20 Ma 形成 、 主 中冲断裂 MCT 20 Ma 形成 、 主边冲断裂 MBT 10 Ma 形成 、 主前锋冲断裂 MFT 5 Ma 形 成 [ 14, 40 -47] 。 研究表明, 喜马拉 雅山链的 前缘结构为 由 MCT 、 MBT 和 MFT 组成的具有向南造山极性的逆 冲叠覆岩片 [ 41] , 地震反射剖面揭示, 喜马拉雅逆冲 断裂系与喜马拉雅深部逆冲断裂 MHT 相连[ 48]。 新的研究表明, 高喜马拉雅亚地体北缘的藏南拆离 断裂 STD 向北延伸在特提斯 喜马拉雅亚地体之 下, 与具有自南向北剪切滑移性质的康马 拉轨岗 日拆离带 KLD 相连, 由于深部地壳局部熔融物质 上涌造成花岗岩侵位, 使康马 拉轨岗日拆离带隆 起, 形成康马 拉轨岗日穹窿带 [ 14] 。因此, 喜马拉 雅山链与一般碰撞型陆壳逆冲叠置增生山链 如阿 尔卑斯山链 不同之处在于, 喜马拉雅逆冲叠置增生 陆壳的后部产生巨大的拆离伸展构造 STD KLD , 使 STD KLD 与 MCT 之间的由结晶变质 岩片组成的高喜马拉雅亚地体成为与挤出机制有关 的新生代碰撞型陆壳叠置增生 -挤出山链 图 5 。 2 典型实例 2 松潘甘孜三叠纪碰撞型滑脱 - 逆冲型山链。在东昆仑 阿尼玛卿古特提斯缝合带 东段南侧, 扬子板块被动陆缘之上大面积出露的巨 厚三叠纪复理石岩系组成了松潘造山带的主体, 三 叠纪西康群的变形发育/ 西康式0无劈理的弯滑型及 含劈理的尖棱型直立褶皱[ 18]。在震旦 三叠纪盖 层与其下的新元古代变质基底之间, 发育一条大规 模 延展达 300 km 的缓倾 倾角 10 20b 的呈向南 凸出的弧形韧性滑脱剪切带, 厚度达到 5 6 km。 滑脱剪切带之上的盖层板片中的劈理与褶皱轴面自 上而下由直立 倾斜 近水平的变化, 滑脱剪切带 内糜棱岩及下部盖层岩片中发育近 SN 向拉伸线 理, 普遍发育/ A0型褶皱及/ A0型流动褶皱, 大量花 岗质脉体贯入, 滑脱面上下的剪切应变指示滑脱带 具从北往南的剪切指向特征[ 18]。研究表明, 自滑脱 带向上的热变质相带由混合岩化带→夕线石带→蓝 晶石 -十字石带→铁铝榴石带→黑云母带递退演变, 夕线石带的形成温度 T 600 e , 蓝晶石 -十字石带 的 T 550 570 e , 铁铝榴石带 T 500 540 e , 黑云母带 T 400 500 e 。在滑脱带后缘发育了 印支期同构造花岗岩。上述研究表明, 该滑脱剪切 带为高温韧性滑脱剪切带。在滑脱带上部的盖层岩 片中伴随一系列的向南剪切的韧性和韧 -脆性逆冲 断裂, 在滑脱带的前缘发育朝南指向的逆冲断裂, 使 元古宙变质基底岩石抬升逆冲在志留纪片岩之上, 志留纪片岩又逆冲在二叠纪灰岩、 砂板岩和变玄武 岩之上 图 6 [ 18] 。这一典型的滑脱 -逆冲型的构造 样式同样出现在扬子被动陆缘的南秦岭一侧[ 49], 归于三叠纪碰撞型滑脱 -逆冲型山链类型。 2 12 1 2 斜向碰撞型山链 8 许志琴, 李海兵, 杨经绥/地学前缘Earth Science Frontiers2006, 13 4 图 4 / 阿尔金 祁连 昆仑0 俯冲增生山链平面图 Fig. 4 T he / Altyn -Qilian - Kunlun0 mountain chains of subduction accretional type 1 阿尔金 祁连 昆仑 A - Q -K 早古生代复合地体; 2早古生代俯冲杂岩带和活动陆缘带; 3 缝合带; 4 左行走滑断裂; 5 右行走滑断裂; 6 逆冲断裂; 7 周缘地体。TRMB 塔里木地块; NCB 北中国陆块; BYSG QT 巴颜喀拉 松潘甘孜地体 羌塘地体; NQL T 北祁连逆冲断裂; NQLS北祁连俯冲杂岩带; QL 祁连地体; SQLF 南祁连走滑断裂; NQDMS柴北缘俯 冲杂岩带; GDM 柴达木地体; QMT GS祁曼塔格俯冲杂岩带; N. EKL 东昆仑北地体; CKLS 昆中俯冲杂岩带; S. EKL 东 昆仑南地体; EKL F东昆仑走滑断裂; ANMQS 阿尼玛卿俯冲杂岩带; ALTF 阿尔金走滑断裂; NALTS 北阿尔金俯冲杂 岩带; SALTS 南阿尔金俯冲杂岩带; ALT 阿尔金地体; ALT T 阿尔金逆冲断裂 图 5 喜马拉雅碰撞型山链构造剖面 地表构造剖面据 Brunel, 1986 ; 许志琴等, 2006 修改。深部地球物理资料据 Zhao et al. , 1993 Fig. 5 Tectonic profile of the Himalaya collision mountain chains 1 前寒武纪变质岩系; 2 早古生代浅变质岩系; 3 早古生代拆离层; 4三叠纪地层; 5 侏罗 白垩纪地层; 6新生代西瓦里克磨拉 石; 7 蛇绿岩; 8 三叠纪复理石沉积; 9 混杂堆积; 10 逆冲断裂; 11 拆离断裂。 QT P 青藏高原; YLZBS 雅鲁藏布缝合带; T HM 特提斯 喜马拉雅带; GHM 高喜马拉雅带; LHM 低喜马拉雅带; SHM 次喜马 拉雅带; KLD 康马 拉轨岗日拆离带; ST D 藏南拆离带; MCT 主中逆冲断裂; MBT 主边逆冲断裂; MFT 主前锋逆冲