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西藏西南萨嘎—仲巴白垩纪—古新世放射虫动物群及古海盆研究

梁银平  
【摘要】:印度板块与欧亚板块的碰撞及新特提斯洋的关闭是青藏高原最重要的地质事件之一。碰撞的启动时间及特提斯洋的闭合方式一直是特提斯-喜马拉雅造山带研究的热点问题。对于印度和欧亚板块碰撞的时间,地质学家从古地磁、沉积学、古生物、构造演化、岩相古地理等角度进行了大量研究。迄今为止,对这一问题存在70Ma、65Ma、60Ma、55Ma、55-50Ma、40Ma和≤35Ma等几种观点。而对于印度板块与欧亚板块碰撞的方式,目前普遍接受的是从印度西北部现存的最高海相层资料得出的自西向东迁移的碰撞方式。然而,雅江缝合带中段岗巴一带34Ma藏南最高海相层位——朋曲组的发现,似乎指示新特提斯的闭合开始于东西两侧而后向中间迁移。 利用沉积响应特别是藏南海相地层的形态及空间配置来识别碰撞的时间以及恢复新特提斯的演化过程是最为直接和有效的方式之一。雅鲁藏布江缝合带是青藏高原南部最重要的大地构造界线,代表了特提斯洋消减闭合的部位,记录了印度与欧亚板块碰撞的丰富信息。缝合带及其南侧古近纪地层特别是海相地层的研究对于讨论印度和欧亚板块碰撞的启动时间及碰撞方式非常重要。 本次研究采样点位于雅鲁藏布江缝合带南侧萨嘎-仲巴一带,大地构造位置处于北喜马拉雅特提斯沉积褶冲带。 根据放射虫属种在剖面上的分布特点,在萨嘎桑单林剖面S31识别出晚白垩世放射虫Archaeospongoprunum tehamaensis带和Dictyomitra lamellicostata-Squinabollum fossilis组合以及晚古新世Lamptonium-Calocycloma组合。其中,Archaeospongoprunum tehamaensis带分布在萨嘎桑单林剖面S31第10层,共9属10种。时代为晚白垩世赛诺曼期;Dictyomitra lamellicostata-Squinabollum fossilis组合分布在萨嘎桑单林剖面S31的第11层,共含放射虫化石6属7种,可以与Alievum superbum带对比,时代为晚白垩土伦期。Lamptonium-Calocycloma组合分布在剖面S31第16层,仅含3属4种,可与西北大西洋Bekoma campechensisi带可以对比,时代为古新世晚期。 在剖面S32中识别出古新世晚期放射虫Orbula comitata-Lychnocanomacostata组合,该组合产于剖面S32第3,4,6层,丰度和分异度高,共11属18种,化石保存良好。可以与北大西洋Peritiviator(?) dumitricai亚带对比,时代为晚古新世赛兰特期,约60-59Ma。 在仲巴加柱剖面S103识别出早白垩世放射虫Katroma bicornis-Pantanellium lanceola组合,晚白垩世放射虫组合Thanarla lacrimula-Tricapsula costata组合,Cryptamphorella conara-Pseudoeucyrtis tavricus组合,Cavaspongia antelopensis-Acaeniotyle umbilicata组合;建立古新世晚期放射虫带Buryella pentadica带。Katroma bicornis-Pantanellium lanceola组合分布于仲巴加柱剖面S103第27-28层。化石保存完好,分异度不高,共8属8种,其中3个未定种。可以与地中海Turbocapsula带阿普特期段对比,时代为早白垩世阿普特期。Thanarla lacrimula-Tricapsula costata组合分布于仲巴加柱剖面S103第4,6,9层。该组合放射虫化石保存完好,共11属14种。与地中海地区晚白垩世赛诺曼期Dactyliosphaera ailviae带对比,时代为晚白垩世赛诺曼期。(Cryptamphorella conara-Pseudoeucyrtis tavricus组合分布于剖面S103第37-39层下部。含放射虫化石13属16种。与Pogonias misslilis亚带和Dactyliosphaera silviae带对比,时代为阿尔必晚期-赛诺曼期。Cavaspongia antelopensis-Acaeniotyle umbilicata组合分布于仲巴加柱剖面S103第39层中上部和41,54,55层,共28属39种,化石保存完好。可与Alievium superbum带对比,时代为晚白垩世土仑期。Buryella pentadica带产出于剖面S103第12层,共15属23种,时代为59-56.5Ma。 本文古新世放射虫组合中时代最新的Buryella pentadica带放射虫动物群对其进行古水深分析。该放射虫动物群丰度大,以罩笼虫类占优势,表明其形成于较深水环境。且罩笼虫中多数为分布于400-3000米的半深海-深海区,繁盛于1000米以下的罩型罩笼虫和1500米以下个体含量剧增的三脚钟型占优势,出现与1200米以下的长角锥状罩笼虫壳体形态相似的Bathropyramis magnifica。剖面S103古新世晚期放射虫动物群中罩笼虫的生态分布及其组合特征表明古水深为1000米以下。 含古新世晚期放射虫动物群的沉积地层构造属性认识,对分析研究区构造演化具有重要意义。生物地层学研究表明,萨嘎桑单林剖面S31和S32包含了晚白垩世—古新世不同时代与性质的海相沉积;仲巴加柱剖面S103包含早白垩世阿普特期-古新世晚期不同时代的海相沉积。空间上这些不同时代、不同性质的地层单元呈无序状分布,不同时代沉积地层间常常表现为断层接触。萨嘎、仲巴一带含放射虫沉积岩为不同时代的构造岩片,表明古新世晚期雅江缝合带西段仲巴加柱一带新特提斯洋的存在。 此外,本次在实测剖面S103西北面的郭雅拉一带蛇绿质混杂岩中采集了玄武岩岩块样品。样品10G139-7的锆石SHRIMP U-Pb测年结果显示该样品7个测年点年龄值较分散,其中最小值为59.1Ma,且该锆石为长柱状晶形,显示出弱的的分带性,具有岩浆锆石特征。而前人在盐多一带得到玄武岩全岩K-Ar年龄为52.85±1.38Ma,在萨嘎县牛库北的玄武质混杂岩基质得到玄武岩全岩K-Ar年龄为52.09±0.77Ma。对于同位素定年来说,含钾矿物封闭时间要晚于锆石,所以锆石测年的结果一般早于全岩K-Ar测定的年龄,故而本次定年比前人资料早6-7Ma。综合上述测年结果表明该玄武岩岩块形成于古新世晚期。仲巴一带古新世晚期玄武岩与深海放射虫动物群的共同出现表明,古新世晚期雅江缝合带西段仲巴加柱一带依然存在洋壳建造,处于洋壳俯冲演化到末期的残余洋盆阶段。从而判断,古新世晚期印度与欧亚两大板块在雅鲁藏布江西段的仲巴一带的陆陆碰撞仍未发生,新特提斯洋仍未闭合。通过与前人在研究区东部的岗巴-定日盆地的研究成果对比,可以看出古新世晚期藏南的古地理格局可概括为以萨嘎地区为界,其西为残余洋盆,以东为前陆盆地。即古新世晚期,印度-欧亚板块碰撞在岗巴定日一带已经完成,而在萨嘎和仲巴一带仍未发生。因此,印度板块和欧亚板块碰撞的时间具有东早西晚的特征,新特提斯洋的闭合是由东向西进行。这一结论与生物古地理特征及岩相古地理演化研究所得到的结论是一致的。 本文综合分析现有资料,提出印度与欧亚板块碰撞前西藏广大地区为相对广阔的特提斯洋,印度与欧亚板块的碰撞是一个发展过程,可分为初始碰撞、主碰撞和后碰撞3个阶段,初始碰撞发生以后,仍然有残留海盆的存在,形成海相沉积。 (1)70-56Ma.印度与欧亚板块发生初始碰撞,藏南残留海的开始形成。表现为约70Ma遮普惹山地区沉降速率急速增加;68Ma,东特提斯出现了明显的基底抬升,海平面大幅度下降并形成古喀斯特面,上白垩统沉积相和沉积模式发生突变。65Ma青藏高原大型周缘前陆盆地形成,岗巴地区古新统底部出现陆源砂岩和巨砾岩。泽普山地区晚白垩世-古新世印度板块被动大陆边缘连续海相地层中,沉积相和沉积模式在约70Ma发生急剧变化。且在不整合面之上,中马期待里赫特阶从泥灰质砂岩突然转变为硅质碎屑浊积岩,指示了印度板块和欧亚板块之间发生的最初接触。而在巴基斯坦西北缘,介于印度板块和欧亚板块之间的大洋沉积的消失表现为欧亚板块南缘66-55Ma的柱状增生楔和海沟地层逆冲到印度板块被动大陆边缘之上。这些沉积学与地层学特征均反映,70-56Ma亚洲板块的增生边缘加载在印度板块被动边缘之上,印度与欧亚板块沿雅江发生初始碰撞。随着初始碰撞的发生,在青藏高原腹地形成了成都盆地与塔里木盆地等大型的压陷盆地。初始碰撞后,在古新世期印度与欧亚板块间的汇聚并不是非常剧烈,因此,高原腹地的成都盆地、塔里木盆地内的古新统与上白垩统为整合接触。, 印度与欧亚板块初始碰撞的发生使大印度与西藏之间已经建立了通道,从而使印度与亚洲之间生物群发生混杂与交流而具有相似性。表现为在印度板块Nagpard的晚白垩世马斯特里赫特早期Taki组的沉积中发现劳亚大陆的典型哺乳动物,印度次大陆马斯特里赫特阶混有亚洲大陆的孢粉,两大陆古近纪的古动植物群在缝合带发生混合,雅江缝合带两侧有孔虫动物群在古新世以后趋于相同。 在岩浆活动方面,初始碰撞的发生表现为主碰撞带中具同碰撞性质的林子宗火山岩时代为64.47~40.84Ma、南冈底斯白云母型强过铝花岗岩时代为56-50Ma。 (2)55~45Ma.印度与欧亚板块碰撞高峰期,藏南新特提斯残留海逐渐消亡。这一阶段,两大陆之间的碰撞达到顶峰,岩浆活动强烈。冈底斯岩浆碰撞型岩体的年龄峰期集中在50Ma左右。曲水花岗岩中出现大面积与碰撞有关的岩体。而在青藏高原腹地,全面碰撞的发生导致高原北缘兰州-西宁压陷盆地和柴达木-可可西里-羌塘压陷盆地形成并开始沉积与碰撞有关的陆源粗碎屑的砾岩和含砾粗砂岩。在青藏高原东缘的玉树-川西-藏东一带开始形成一系列走滑拉分盆地。 前人研究表明,53~48Ma,印度一欧亚大陆相对闭合速率急剧减小,如果这种闭合速率突然减小可以归因于板块之间的碰撞,那么53~48Ma就可以作为两大陆发生碰撞峰期的时代。藏南白垩系-古近系古地磁显示55-50Ma印度大陆北缘与拉萨地块之间的缝合作用完成,该缝合作用的完成应该归因于两大陆之间发生的强烈碰撞作用。 (3)45~34Ma.印度板块与欧亚板块全面碰撞,特提斯残留海完全退出西藏。标志碰撞结束的最早期磨拉石的出现、最高海相层时代、标志碰撞后陆内俯冲事件的白云母/二云母花岗岩以及广泛强烈的构造挤压变形事件均指示45-34Ma是陆—陆碰撞作用结束的时限。在这一阶段,印度与欧亚板块全面碰撞和藏南新特提斯残留洋消亡,藏南转入强烈的陆内汇聚时期。 沿雅鲁藏布江谷地,分布有形成于始新世的厚层磨拉石和河流相砂砾岩,其中古-始新世柳区砾岩是雅鲁藏布江缝合带山前最早期的外磨拉石沉积,标志着两大陆在古新世和始新世之交碰撞作用已经结束,藏南地区于此时进入隆升阶段。 藏北拉萨附近林周盆地、仲巴地区的错江顶、麦拉山口、冈仁波齐峰Mount Kailash、札达地区日康巴、噶尔地区及日土地区等冈底斯一带的最高海相层均为早于始新世中期的含底栖大有孔虫的碳酸盐岩沉积。然而,在藏南的定日地区的朋曲组顶部超微化石组合时代为始新世末期(约34Ma),表明西藏最晚的海退期可能在始新世末。 在构造变形方面,强烈的陆内汇聚表现为雅鲁藏布江缝合带,始新世末超镁铁岩片强烈仰冲推覆在晚白垩世日喀则群砂页岩之上,日喀则群及上覆海相古—始新统层发生强烈褶皱。冈底斯构造带锆石及磷灰石裂变径迹年龄显示43~36Ma喜马拉雅存在反映岩石抬升事件的快速冷却剥露。冈底斯带约36~34Ma期间存在区域不整合面和沉积缺失,也证明约40Ma喜马拉雅初始隆升,冈底斯继续隆起。随着碰撞作用的完成,川西龙门山断裂于40-35Ma由左旋走滑转为右旋走滑,并在青藏高原东缘形成新的走滑拉分盆地,如囊谦盆地。 林子宗群上部38.7±0.4Ma粗面英安岩的稀土元素丰度和球粒陨石标准化模式与方沸石碱玄质响岩、粗面岩和粗安岩相似,表明此时已处于碰撞晚期。 综上所述,古近纪新特提斯洋的演化可以概括为,约70-56Ma,印度板块与欧亚板块在东部构造结发生碰撞,随后碰撞作用以剪刀式向西发展,56-45Ma碰撞全面发生,新特提斯洋海水沿缝合带向西逐渐退缩,于大约34Ma完成碰撞,新特提斯残留海完全退出西藏,两大陆转入陆内汇聚阶段。


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