西藏南部南迦巴瓦地区变泥质岩和含石榴子石淡色花岗岩及其对构造事件的约束

西藏南部南迦巴瓦地区位于喜马拉雅造山带的东端,该区保留了大量新生代变质和深熔作用记录,是研究喜马拉雅碰撞造山带演化过程的关键地区。本文在野外地质调查和室内显微岩石学观察基础上,通过锆石U-Pb年代学和全岩地球化学研究,分析南迦巴瓦地区变质岩和淡色花岗岩的年代学意义和地球化学特征。研究区露头可见含石榴子石淡色花岗岩平行片麻理侵入到变泥质岩中,该变泥质岩为含石榴子石的黑云斜长片麻岩,其继承锆石年龄为1617~565 Ma,还记录了28.1~16.4 Ma的新生代变质作用。含石榴子石淡色花岗岩形成于23.3±0.4 Ma,经历了18.4~8.6 Ma的岩浆事件,是南迦巴瓦地区构造减压过程中变质岩多次部分熔融的产物。该淡色花岗岩具有较高的SiO_(2)、K_(2)O、FeOT和铝饱和指数A/CNK,较低的Al_(2)O_(3)、CaO、Na_(2)O和Na_(2)O/K_(2)O,为过铝质富钾花岗岩。其富集Rb、K、Pb,亏损Ba、Sr、Nb、Ta、Nd、Zr、Ti,具有强烈的Eu负异常和海鸥状稀土分布模式,较高的Rb/Sr、Nb/Ta和较低的Zr/Hf,可能与发育大量的石榴子石并经历了较高程度的斜长石、独居石分离结晶作用和熔体结构改变有关。

喜马拉雅东构造结——南迦巴瓦构造及组构运动学

喜马拉雅东端—南迦巴瓦构造结的构造格架总体呈现由叠置构造岩片构成的复式背形构造。自 NW 到 SE 由比鲁构造岩片、直白构造岩片、南派乡构造岩片和多雄拉变质穹隆组成,它们之间的界限分别是直白—丹娘—南伊沟韧性拆离断裂、直白—丹娘韧性逆冲断裂和多雄拉韧性逆冲断裂。由高压麻粒岩相组成的直白构造岩片被直白—丹娘—南伊沟韧性拆离断裂和直白—丹娘韧性逆冲断裂所夹持,为挤出构造岩片。根据印度斯—雅鲁藏布江大拐弯缝合带西侧和北侧的变形特征及石英组构运动学的 EBSD 测量结果,表明大拐弯缝合带存在各段的差异,并具有逐渐演化的特征。大拐弯缝合带的北端为拉月一迫隆乡韧性逆冲剪切带;西段为鲁朗—拉月左行走滑剪切带,西南段为嘎马—米林左行伸展转换剪切带,指示南迦巴瓦变质体相对拉萨地体的运动转为水平走滑运动。根据大拐弯缝合带东侧右行走滑和西侧左行走滑特征,推测在印度一亚洲碰撞之后,南迦巴瓦变质体受制于这两条走滑断裂,而相对喜马拉雅地体向北推移,并深深插入拉萨地体之下,形成东构造结。由于南迦巴瓦变质体的强烈上隆,其上部原存的特提斯喜马拉雅的古生代—中生代盖层沉积被俯冲和被剥蚀贻尽。南迦巴瓦变质体中直白组高压麻粒岩相中石榴石辉石岩形成的温压条件(T=800～900℃,P=2.6～2.8GPa)表明,岩石经历了相当于80km～100km 深度的峰期榴辉岩变质作用的条件,印度板片深俯冲于拉萨地体之下又折返挤出到由派乡组和多雄拉组角闪岩相(混合岩化)组成的南迦巴瓦变质基底之中。

东喜马拉雅南迦巴瓦地区区域地质特征及构造演化

研究区位于喜马拉雅造山带的东构造结。本文以区域地质填图成果为基础 ,结合前人资料 ,首先对研究区进行了构造单元划分 ,其次对各构造单元的地质特征进行了总结 ,最后对构造演化和有关问题进行了探讨。结论为 :1南迦巴瓦地区可以划分为冈底斯—拉萨陆块、雅鲁藏布江缝合带和印度陆块 3个一级构造单元。以蛇绿混杂岩为代表的雅鲁藏布江缝合带呈向 NE凸的马蹄状连续分布 ;印度陆块由被称为南迦巴瓦岩群的高喜马拉雅结晶岩系单独构成 ,南迦巴瓦岩群由以含高压麻粒岩透镜体为标志的直白岩组、派乡岩组和多雄拉混合岩组成。2印度—欧亚板块碰撞的时间早于 70 Ma;2 3Ma以来主要断层的运动性质以伸展拆离作用为主 ;大约 5 Ma时发生了大规模的混合岩化和深熔作用。3地幔上隆是本区快速隆升的关键因素 。

东喜马拉雅构造结南迦巴瓦群高压麻粒岩中含石榴石花岗岩脉锆石SHRIMP U-Pb定年及其与折返作用

东喜马拉雅构造结核部的南迦巴瓦群是经历了高压麻粒岩相峰期变质、角闪岩相退变质和强烈混合岩化作用形成的以含有高压麻粒岩透镜体或夹层为特色的变质岩组合。地质地球化学研究表明产于退变质高压麻粒岩中的含石榴石花岗岩脉具有高钾、富铝、轻稀土强烈富集、分馏程度很高、重稀土相对亏损、Eu强烈亏损、大离子亲石元素及放射性元素相对原始地幔值强烈富集、Rb/Sr>1.4的特征。利用花岗岩的主要成分及锆的含量估算的岩浆初始温度为792～801℃,略低于南迦巴瓦群的峰期变质温度850℃。锆石SHRIMPU-Pb定年结果显示锆石核部年龄集中在519～525Ma之间,揭示出印度地块经历泛非期构造运动改造的痕迹。锆石边部主要存在39～44Ma、24～25Ma和7.3Ma三个年龄段,前者代表了花岗岩浆的侵位时代,第二个年龄段是对MCT和STDS构造热事件改造的反映,后者揭示出构造-浅表反馈作用的信息。说明含石榴石花岗岩脉是在南迦巴瓦群折返过程中近等温降压条件下地壳岩石发生"干"深熔作用形成的高钾过铝质钙碱性花岗岩,以及南迦巴瓦群在经历峰期变质作用后很快就开始折返,并在后碰撞过程中经历了藏南拆离系(STDS)和主中央冲断带(MCT)构造事件及后期构造-浅表反馈作用的影响。

利用接收函数和大地电磁数据联合反演南迦巴瓦构造结中部地区壳幔结构

利用2010年布设在西藏南迦巴瓦构造结的郎嘎、崩嘎、直白和拉格四个宽频地震台所观测到的近5个月的地震记录,采用时间域迭代反褶积技术处理得到接收函数,通过筛选多条相近震中距和反方位角的高质量接收函数求取其叠加平均.对大地电磁数据做Rhoplus分析处理得到视电阻率和相位曲线.利用单台接收函数和相同位置的大地电磁视电阻率和相位联合反演地下一维壳幔结构.联合反演采用遗传算法,并通过权衡图分析大地电磁和地震数据的兼容性.理论值和实测值的对比显示两种数据能同时得到较好拟合.联合反演结果表明:(1)中上地壳为9km至14km厚的高阻高速层覆盖于低阻低速层之上的结构,中地壳低阻低速层可能与深部流体和局部熔融共同作用有关.(2)下地壳存在最厚达20km的高导的壳幔过渡层,波速在4km/s左右;上地幔约130km至150km以下存在软流圈.(3)上地壳的高阻高速层解释为多雄拉组混合岩化角闪岩相变质岩,而直白台所显示的低阻低速层与高压麻粒岩的少量部分熔融有关,可能源于壳幔过渡带镁铁质岩石的相变或更深处幔源岩浆底侵作用的产物.

喜马拉雅造山带东构造结南迦巴瓦岩群地质年代学和前寒武纪构造演化

位于喜马拉雅造山带东构造结,印度—雅鲁藏布江缝合带以南的南迦巴瓦岩群经历了高压变质作用和强烈的部分熔融与混合岩化作用。本文选择广泛分布的长英质片麻岩进行了岩石学和年代学研究。除个别岩石保存了由石榴石+蓝晶石十三元长石+石英组成的高压泥质麻粒岩相变质矿物组合以外,大多数片麻岩具有角闪岩相变质矿物组合,它们的原岩包括闪长岩和花岗闪长岩,并具有岩浆弧花岗岩的化学成分特征。片麻岩中的锆石普遍具有核-边结构。SARIMP 和 LA-ICP-MS 原位分析表明,锆石的边缘给出了古生代至新生代的多期变质和岩浆事件年龄(500～10Ma),而锆石的核部给出了前寒武纪年龄,但主要集中在～2500Ma,～1800Ma,～1600Ma 和～1000Ma。所分析的锆石区域具有明显的岩浆结晶环带和高的 Th/U 比值,表明它们所指示的是多期岩浆活动事件年代。这些年代峰值与整个高喜马拉雅结晶杂岩及印度陆块所获得的前寒武纪构造热事件年龄及分布特征基本上可以对比。因此,我们认为南迦巴瓦岩群及高喜马拉雅结晶杂岩的原岩是由新太古代至新元古代形成的多期岩浆岩组成,并作为印度陆块的一部分经历了 Columbia、Rodinia 和 Gondwana 超大陆的形成与裂解过程,以及喜马拉雅期的区域变质与岩浆作用再造。

印度大陆俯冲过程中的高压变质与深熔作用:东喜马拉雅构造结南迦巴瓦杂岩的相平衡模拟研究

位于东喜马拉雅构造结的南迦巴瓦杂岩是高喜马拉雅结晶岩系的一部分，是印度大陆深俯冲到欧亚板块之下经历了高压变质作用的产物。基于岩相学和矿物化学研究，本文对南迦巴瓦杂岩中的泥质变质岩进行了相平衡模拟研究。结果表明，泥质岩石经历了高压麻粒岩相变质作用，峰期矿物组成是石榴石＋蓝晶石＋黑云母＋斜长石＋钾长石＋石英＋金红石，峰期变质条件是～820℃，13．0～13．5kb，表明印度大陆至少俯冲到了约45km深度，构成了青藏高原的加厚下地壳。高压泥质变质岩在进变质和峰期变质过程中经历了白云母和黑云母脱水反应引起的部分深熔，熔融程度可达27v01％，形成了花岗质成分的熔体，构成了喜马拉雅造山带淡色花岗岩的源区。因此，青藏高原具有一个深熔融的中下地壳，为其侧向流动提供了有利的流变学环境。

环东冈瓦纳大陆周缘的古生代造山作用：东喜马拉雅构造结南迦巴瓦岩群的岩石学和年代学证据

喜马拉雅造山带东端的南迦巴瓦岩群是高喜马拉雅结晶岩系的一部分,主要由麻粒岩相和角闪岩相变质的片麻岩、斜长角闪岩、片岩和钙硅酸盐岩组成。长英质片麻岩主要由斜长石、钾长石、石英、石榴石、黑云母和褐帘石组成。片麻岩中的锆石具有核.边结构,由一个大的继承岩浆核和一个窄的变质生长边组成。锆石岩浆核具同心韵律环带,其 REE配分模式以 HREE 富集和负 Eu 异常为特征,并具有高的 Th/U 比值。锆石 U-Pb 年代分析表明,这种继承岩浆锆石给出的加权平均年龄为490～500Ma。地球化学特征表明,这些片麻岩的原岩是花岗岩和花岗闪长岩,形成在俯冲带的岩浆弧构造环境。钙硅酸盐岩中的锆石具有高级变质岩中变质生长锆石的典型特征,即具有相对较低的 REE 含量,不明显的负 Eu异常和较低的 Th/U 比值。变质锆石所获得的 U-Pb 加权平均年龄为505Ma。本文和现有的研究结果表明,喜马拉雅造山带是一个复合造山带,它经历了古生代的原始造山作用,在新生代印度与欧亚板块的碰撞过程中发生了再造山作用。喜马拉雅的古生代造山带作用是原特提斯洋向冈瓦纳大陆北缘俯冲和亚洲微陆块(包括拉萨和羌塘地块)增生的结果,是在冈瓦纳大陆拼合之后其边缘发生的安底斯型造山作用,因此,它并不属于在冈瓦纳超大陆聚合过程中陆-陆碰撞形成的泛非造山带。

东喜马拉雅构造结南迦巴瓦岩群的解体

通过对研究区南迦巴瓦岩群的大比例尺填图工作 ,根据南迦巴瓦岩群的原岩建造、变质程度的不同、变形样式的差异 ,将其解体为在区域上具有可填性 3套岩石组合———直白岩组、派乡岩组和多雄拉混合岩 ,三者之间均以构造面接触。

南迦巴瓦构造结的楔入及其地质效应

南迦巴瓦构造结由其核部的喜马拉雅构造单元和周边的冈底斯构造单元、雅鲁藏布构造单元组成。喜马拉雅构造单元为构造楔入体 ,两侧发育有右旋和左旋走滑断层系 ,构成南迦巴瓦楔入构造。由于南迦巴瓦构造结的楔入作用 ,使雅鲁藏布缝合线横推错位 ,形成滇藏涡旋构造 ,并为雅鲁藏布大峡谷的形成奠定了基础。南迦巴瓦楔入构造的形成与印度板块连续的向北汇聚推挤作用发生反时针旋转有关 ,并可分为点碰撞 (45Ma前 )、碰撞楔入 (45～ 7Ma)和旋转抬升 (7Ma以来)三个阶段。

南迦巴瓦地区地应力场估算与构造稳定性探讨

南迦巴瓦地区是喜马拉雅东构造结新构造活动最为强烈的区域,晚第四纪活动断裂发育,地震活动强烈,嘉黎断裂带、东久-米林断裂带及墨脱断裂带等活动断裂构造稳定性直接影响该地区工程规划建设。地应力是区域构造稳定性评价的关键性参数,当前,关于南迦巴瓦地区地应力场研究成果相对缺乏,难以满足交通廊道地质安全风险评价实际需求。基于震源机制解数据,采用应力张量反演方法,揭示南迦巴瓦地区构造应力场最大主应力方向;依据断层滑动失稳临界地应力条件,联合应力形因子和断层摩擦系数反演,估算南迦巴瓦周边不同区域地应力绝对大小。结果表明:南迦巴瓦地区现今地应力场最大主应力方向为北东至北北东向;最大、最小水平主应力大小随深度线性增加梯度分别为0.032~0.0355 MPa/m、0.0227~0.0236 MPa/m,存在非均匀特征,估测结果与原位地应力实测值一致性较好;在当前地应力环境下,南迦巴瓦周边地区主要活动断裂局部段落存在较大的地震危险性。研究成果可为南迦巴瓦地区工程规划建设提供参考。

东喜马拉雅构造结南迦巴瓦岩群花岗质片麻岩的初步研究

野外地质填图和研究发现,东喜马拉雅构造结高喜马拉雅结晶岩系中有古老的花岗岩侵入,并在鲁霞地区圈定了9个花岗质侵入体.古老的花岗质岩石主要侵位于南迦巴瓦岩群直白岩组中,与南迦巴瓦岩群一起经历了麻粒岩相变质作用而形成花岗质片麻岩套.岩石类型有花岗闪长质片麻岩、黑云母花岗质片麻岩、闪长质片麻岩等.岩石化学研究表明这些花岗片麻岩套具'S'型特征,可能有深部幔源物质的加入.花岗岩形成深度在2～5km之间,侵位时代为552～525Ma,为新元古代晚期,属泛非期陆内演化阶段的产物.高喜马拉雅地区在元古宙末期形成了结晶基底.

南迦巴瓦峰第四纪隆升期次划分的热年代学证据

喜马拉雅东构造结南迦巴瓦峰核心区附近一个高程剖面上的8个片麻岩样品裂变径迹中值年龄介于0.71~2.07Ma之间,平均封闭径迹长度在14.51~15.87μm之间,标准偏差都小于0.84μm;其冷却年龄和径迹长度所作＂香蕉图＂显示出三期快速的抬升期,分别发生在距今0.71 Ma、1.23 Ma、2.05 Ma.结合已有磷灰石裂变径迹冷却年龄等值线图显示出南迦巴瓦峰核心区呈复式背斜状快速隆升,而外围拉萨地体和冈底斯构造单元隆升速率慢的空间分布特征等,分析认为这种差异隆升主要受构造作用主导,气候变化造成的均衡抬升起次要作用.

南迦巴瓦构造结墨脱地区高Sr/Y花岗岩的成因：地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf同位素约束

墨脱花岗岩带位于南迦巴瓦构造结东侧,是冈底斯岩浆带的东南延伸部分。本文报道了该地区背崩和达木2个花岗岩体的全岩地球化学、锆石U-Pb年代学及锆石Hf同位素数据。锆石U-Pb定年结果表明,背崩和达木花岗岩体的年龄分别为62Ma和64.5Ma。岩石地球化学数据显示,两个花岗岩体SiO2含量为71.09%～74.37%,K2O的含量为1.38%～5.93%,A/CNK为1.01～1.02,均属于高钾钙碱性过铝质岩石。所有样品均显示出强烈的轻、重稀土分异((La/Dy)N=13.55～31.3;(La/Yb)N=16.82～50.41),平坦的Ho到Lu稀土元素分布样式((Ho/Yb)N=0.93～1.42),δEu主要介于0.78～1.09,总体上具有正-微弱负异常,具较高Ba、Sr/Y,La/Yb和低Y,Mg#(<45),亏损HFSE元素(Nb、Ti、Zr)。墨脱高Sr/Y花岗岩具有不均一的εHf(t)值(-11.22～4.87)和相对年轻的Hf模式年龄(552～1179Ma)。锆石Hf同位素数据和锆石饱和温度(746～791℃)均显示幔源物质在墨脱花岗岩形成过程中发挥了较为重要的作用。墨脱高Sr/Y花岗岩可能是在印度-亚洲大陆碰撞阶段,由新特提斯洋俯冲过程中产生的基性岩浆底侵作用使陆壳熔融并发生壳幔岩浆混合作用所形成。

藏东南迦巴瓦地区雅鲁藏布江蛇绿混杂岩中玻安岩的地球化学特征和地质意义

对南迦巴瓦地区雅鲁藏布江蛇绿混杂岩带内旁辛蛇绿岩中变基性岩的地球化学特征进行研究后,发现该基性岩为玻安岩,具有SiO2>53%,镁指数(Mg#)>0.6,难熔元素(Cr、Co和Ni)明显富集,而高场强元素(Nb、Zr、Ti和Y)亏损等玻安岩所具有的典型地球化学特征。旁辛蛇绿岩中玻安岩的主要地球化学特征不仅能与世界著名的玻安岩进行对比,而且也能与雅鲁藏布江蛇绿岩带的日喀则和得几蛇绿岩中的玻安岩进行对比。因此,可以认为南迦巴瓦地区雅鲁藏布江蛇绿混杂岩形成于岛弧环境。

南迦巴瓦峰地区雅鲁藏布蛇绿混杂岩带矿物学特征及时代

雅鲁藏布蛇绿混杂带在南迦巴瓦峰地区呈弧形连续分布 ,主要岩石类型有石英岩和云母石英片岩、绿片岩、斜长角闪岩、变质辉长岩、变余辉绿岩等。主要造岩矿物中 ,角闪石属富镁的镁角闪石、镁闪石、韭闪角闪石、浅闪角闪石等 ;单斜辉石为富镁的类型 ,成分相当于透辉石 ;橄榄石为典型的镁橄榄石 ;斜长石在角闪岩类中为中长石 ,是变质成因的。利用地质温压计估算出的变质温压条件分别为 :t=5 0 0～ 6 5 0℃ ,p =0 .75～ 0 .8GPa ,相当于角闪岩相变质作用 ,发生在 4 7～ 4 7Ma左右。晚期经历了低温、高压变质作用 ,形成高压型的多硅白云母 ,时代为 2 7～ 2 0Ma ,与该区结合带边界阿尼桥断层和米林 鲁朗断层发生强烈走滑有关。地壳加速隆升、剥蚀时期形成的多硅白云母为中、低压型。

南迦巴瓦地区东喜马拉雅构造结印度与欧亚大陆古新世初期碰撞的构造及年代学证据

南迦巴瓦地区东喜马拉雅构造结为一由边界断裂围限的强烈变形变质地体,其东、西边界分别为左行为主的东久——米林断裂和右行的阿尼桥断裂,北边界由一系列北西向断裂组成,沿边界分布雅鲁藏布江缝合带及日喀则群弧前沉积的残余。构造结变质地体为印度大陆高喜马拉雅岩系的角闪岩相——麻粒岩相正负片麻岩,构造结外侧为欧亚大陆岩系。构造结西边界的东久——米林断裂为——北东走向左行剪切带,主要由强烈剪切变形形成的糜棱状岩石组成,运动性质为北西盘上升的左行逆冲;构造结内部构造形态为南南西向逆冲推覆构造体系。边界断裂的走滑与构造结内部的缩短运动形式协调一致,

变基性岩部分熔融过程中榍石的微量元素效应:以南迦巴瓦混合岩为例

南迦巴瓦地区广泛出露的中下地壳变基性岩部分熔融形成的层状混合岩和淡色花岗岩,为研究部分熔融过程中榍石的地球化学行为对熔体的微量元素组成的影响提供了良好的机会。相对于源岩或熔融残留体,淡色体亏损Ti、V、REE、Y、Nb、Ta、U等元素,与混合岩中榍石的微量元素特征互补。混合岩、淡色体和榍石微量元素特征表明南迦巴瓦角闪岩部分熔融形成的淡色体的微量元素特征主要受控于榍石的地球化学行为。角闪岩脱水部分熔融过程中,由于长英质熔体的低Ti溶解度,榍石以未熔残留体形式存在于暗色体中,导致熔体亏损Ti、REE、Nb、Ta、V、U等元素和Sr/Y比值相对升高。关键元素在榍石和熔体之间的配分系数受熔体成分影响明显。角闪岩中变质榍石DNb/Ta<1,因此变质榍石残留导致熔体Nb/Ta相对于源岩升高;而高Si-Al花岗质熔体中榍石DNb/Ta> 1,因此与高Si-Al熔体平衡的榍石的分离(转熔或结晶分异)将导致熔体Nb/Ta比值相对源岩降低。榍石在部分熔融过程中的微量元素效应为理解变基性岩部分熔融产生熔体的地球化学特征提供新的认识。

南迦巴瓦峰与托木尔峰山地垂直自然带的比较

南迦巴瓦峰地处喜马拉雅山脉东端雅鲁藏布江大拐弯的内侧 ,托木尔峰地处天山山脉的西端 ,二者独特的自然地理特征及其高大的山体为山地垂直自然带谱的形成和发展提从了十分有利的自然环境 ,发育了相当完整的山地垂直系列。比较二者的垂直带谱 ,可以发现无论在垂直带谱的形成条件、基带、性质和结构类型 ,还是景观特征、垂直分异影响因素及南北坡差异程度等方面 ,都存在着较大的差异。南峰垂直带谱为以森林—草原—荒漠土壤系列为特征的季风性湿润、法湿润带谱系统 ,垂直分异的主导因素为温度 ;托峰垂直带谱为以荒漠—草原—荒漠土壤系列为特征的大陆性干旱带谱系统 ,垂直分异的主导因素为湿度。

南迦巴瓦峰地区土地结构及土地资源的合理利用

从土地空间结构、土地数量结构、土地质量结构、土地利用结构和土地演替结构等方面对南迦巴瓦峰地区土地结构进行分析 ,结果表明 :该区土地结构独特 ,垂直分异现象明显 ,宜农、宜牧、宜林土地资源的数量和质量不平衡。在此基础上对土地利用中存在的主要问题及其合理开发利用与保护进行了探讨 ,并提出该区合理持续利用土地资源的重要措施为提高现有耕地单位面积产量。