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班公湖-怒江洋消亡时限和过程

罗安波  
【摘要】:班公湖-怒江洋的消亡时限和过程是青藏高原基础地质研究的热点问题之一,它不仅对探讨印度-亚洲大陆碰撞之前青藏高原中部的早期隆升过程具有重要意义,而且关系到青藏高原中部大规模世界级矿产资源成矿地质背景和成矿规律的准确认识。针对班公湖-怒江洋的消亡时限和过程,前人已经对班公湖-怒江缝合带内的蛇绿岩和洋岛,以及两侧块体内晚中生代岩浆岩和沉积岩开展了大量研究工作,但目前班公湖-怒江洋的消亡时限和闭合过程仍然争议较大。探讨班公湖-怒江洋消亡过程的关键因素之一是确定其闭合时限。除了蛇绿岩和洋岛等大洋岩石圈残片外,缝合带内分布广泛的沉积地层作为古大洋演化的忠实记录,对于古洋盆演化历史与古地理格局的恢复具有重要意义。其中,最年轻的深海沉积、最高海相地层以及最老陆相磨拉石的识别是约束古洋盆闭合时限的关键。本论文对班公湖-怒江缝合带中西段3个地区的复理石砂岩及其火山凝灰岩夹层的锆石U-Pb定年分析显示,麻布加错地区砂岩样品的最年轻碎屑锆石年龄[YC1σ(2+)]是114.9±3.9 Ma(n=3),多昌地区2件砂岩样品的最年轻碎屑锆石年龄分别为126.5±4.2 Ma(n=2)和126.0±3.7 Ma(n=2),卡玛地区火山凝灰岩夹层的年龄为113.3±2.0 Ma(n=5),揭示了班公湖-怒江缝合带的中西段存在下白垩统阿普特阶复理石沉积。浊积相分析结果表明,阿普特阶复理石主要形成于海底扇的中扇-下扇,部分沉积于深海盆地。构造变形方面,阿普特阶复理石经历了俯冲期的构造就位过程,与蛇绿岩等岩片呈构造混杂堆积。结合浊积砂岩内丰富的软沉积变形构造,本论文认为该阿普特阶复理石形成于班公湖-怒江洋俯冲的海沟环境,证明了缝合带内最年轻的海相复理石沉积已经延续到了早白垩世阿普特期。在空间上,从西部日土县的麻布加错地区到东部洞错乡的卡玛地区,阿普特阶复理石的东西延伸规模超过400 km。在班公湖-怒江缝合带西段的巴尔琴地区,沙木罗组2件岩屑砂岩样品的最年轻碎屑锆石年龄分别是109.4±2.0 Ma(n=9)和108.4±1.8 Ma(n=7),与两件火山碎屑岩夹层样品的锆石U-Pb年龄110.2±1.4 Ma(n=18)和109.1±1.4 Ma(n=17)一致,指示了巴尔琴沙木罗组的沉积时代为早白垩世阿尔必期。结合区域上沙木罗组的沉积学和年代学资料发现,班公湖-怒江缝合带西段的沙木罗组包含了沉积相和沉积物源显著不同的下白垩统贝利阿斯阶-欧特里夫阶的外陆棚-斜坡相沉积和下白垩统阿尔必阶的河口-滨浅海相沉积。区域地层对比分析表明,沙木罗组的阿尔必阶河口-滨浅海相沉积代表了班公湖-怒江缝合带内的最高海相地层。在班公湖-怒江缝合带中段的改则县那热村地区,去申拉组为陆相火山-沉积地层。火山岩端元包括气孔状流纹岩和流纹质熔结凝灰岩,流纹质熔结凝灰岩的锆石U-Pb测年结果是103.9±1.4 Ma(n=19);沉积端元为大套的冲积扇砾岩,砾岩中石英闪长玢岩和花岗闪长斑岩砾石样品的锆石U-Pb年龄分别是106.0±1.6 Ma(n=20)和106.1±1.5 Ma(n=20),1件砾岩基质样品测得106.5±3.7 Ma(n=9)和121.6±3.9 Ma(n=10)两组年龄,表明那热村去申拉组形成于早白垩世阿尔必期晚期(﹤106 Ma)。经过沉积相和物源分析,本论文认为那热村去申拉组冲积扇砾岩是阿尔必期晚期(﹤106 Ma)强烈地壳隆升的沉积响应,与前人报道的阿尔必期早期(约110-106 Ma)以河流相地层为主的沉积记录具有明显差异。为探讨上述早白垩世阿尔必期晚期的地壳隆升机制,本论文进一步对改则去申拉组火山岩展开了岩石学、年代学和地球化学研究,结果显示改则一带早白垩世末期(约105 Ma)的岩浆活动非常复杂。它们在空间上基本沿着缝合带两侧呈近东西向展布,可划分为南、北两个亚带。其中北部亚带的岩石类型丰富,自西向东包括巴哈岩、A型流纹岩、高铌玄武岩、N-MORB型玄武岩、埃达克岩等。南部亚带的岩性相对简单,为A型流纹岩和富镁安山岩以及埃达克岩侵入体。这些约105 Ma岩浆岩的复杂特征反映了突发的构造事件,应该记录了经历离散型双向俯冲的班公湖-怒江洋闭合之后大洋板片的北支断离事件。基于新发现和厘定的以阿普特阶(约126-113 Ma)海沟复理石为代表的最年轻海相复理石沉积、以沙木罗组上部阿尔必阶(约110-102 Ma)河口-滨浅海相沉积为代表的最高海相地层以及下白垩统阿尔必阶(106 Ma)去申拉组陆相磨拉石沉积,本论文进一步完善了班公湖-怒江缝合带早白垩世的地层格架,进而结合前人研究资料,基本恢复了班公湖-怒江洋的消亡时限和过程:在经历前期的离散型双向俯冲后,班公湖-怒江洋在晚侏罗世-早白垩世早期沿着洋盆北侧发生了洋内岛弧与南羌塘南缘的弧-陆碰撞,不仅导致上侏罗统-下白垩统沙木罗组及其下伏沉积不整合的形成,同时也造成南羌塘地体晚侏罗世-早白垩世的沉积间断和岩浆停滞。但弧-陆碰撞事件并未导致班公湖-怒江洋闭合,其洋盆仍存在一定的规模。随后该洋盆经历了东早西晚的“剪刀式”穿时消亡过程,洋盆中段尼玛县以东的区域在阿普特期约125-118 Ma之前逐渐闭合;而尼玛县以西仍然存在一定规模的残余洋盆,发育以阿普特阶(约126-113 Ma)海沟复理石为代表的深海沉积物。进入早白垩世阿尔必期(约110-100 Ma),班公湖-怒江洋中西段最终闭合,两侧地体发生弧-弧“软碰撞”导致缝合带差异性抬升,发育了沙木罗组上部阿尔必阶河口-滨海相地层和去申拉组陆相河流相地层为代表的同时异相沉积。到了阿尔必期晚期(约105 Ma),缝合带之下的班公湖-怒江洋板片最终沿着北侧发生了断离,该板片断离事件控制了改则地区早白垩世末期复杂的岩浆作用和沉积过程。在明确班公湖-怒江洋的汇聚消亡过程后,结合青藏高原中部晚中生代的古地理格局,本论文提出青藏高原中部的早期隆升过程是阶段性的,时空上整体为从北向南逐渐隆升的特征,机制上则表现为晚侏罗世-早白垩世主要受控于班公湖-怒江洋的汇聚消亡,晚白垩世则受控于雅鲁藏布江新特提斯洋的北向俯冲作用。在晚侏罗世-早白垩世,班公湖-怒江洋的洋内岛弧沿着洋盆北侧与南羌塘南缘发生了弧-陆碰撞,导致南羌塘南部经历了强烈的地壳隆升。随后阿尔必期的弧-弧“软碰撞”与大洋板片断离导致了班公湖-怒江缝合带的形成及其北缘的快速隆升,板片断离还加速了班公湖-怒江洋岩石圈的下沉。进入晚白垩世,失去班公湖-怒江洋岩石圈的吸收和缓冲,雅鲁藏布江新特提斯洋北向俯冲形成的远场构造力直接作用于拉萨地体,使其发生强烈的构造缩短并发育大量的逆冲断裂带。


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