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侯康师|王佳敏等–GSAB: 特提斯喜马拉雅内部的藏南拆离系分支:对拉隆穹隆成穹过程的约束
2025-12-18 | 作者: | 【 】【打印】【关闭

北喜马拉雅片麻岩穹隆记录了印度与欧亚大陆碰撞过程中的地壳加厚、变质与岩浆历史,其形成机制对理解喜马拉雅造山带演化至关重要。目前对其成因机制和认识存在显著分歧:部分研究认为穹隆核部均来自高喜马拉雅结晶岩系,并以藏南拆离系为边界,尤以较为广泛发育的反映地壳加厚的巴罗型变质作为主要证据;但是,另一些穹隆则仅见巴肯型变质作用的低级变质岩出露,淡色花岗岩直接侵入特提斯喜马拉雅地层,藏南拆离系是否出露并不清楚。这些分歧引出了一个核心问题:藏南拆离系与高喜马拉雅结晶岩系是否在穹隆带内普遍存在?

针对上述科学问题,中国科学院地质与地球物理研究所博士生侯康师在王佳敏副研究员的指导下,对喜马拉雅东段拉隆穹隆开展了研究(图1和图2),重点对穹隆中的变泥质岩和矽卡岩等进行了详细的结构运动学、岩石学和地质年代学研究工作,并取得了以下主要结果和认识:

1 穹隆剖面模型图

1)刻画两阶段变质作用

通过综合多种地质温压计(GBPQ温压计、榍石Zr温度计和相平衡模拟)和岩石年代学方法(锆石U-Pb,榍石U-Pb,独居石U-Th-Pb和黑云母Rb-Sr测年),建立了拉隆穹隆两阶段变质演化历史(图3):

第一阶段巴罗型变质作用(约27–26 Ma):温度565–620 ℃,压力7.4–8.5 kbar,地温梯度约23 ℃/km。这一阶段与地壳加厚过程相关,形成了石榴石、十字石等特征矿物。

第二阶段巴肯型变质作用(23–20 Ma):温度530–660 ℃,压力3.5–5.5 kbar,地温梯度达40 ℃/km。这一阶段与花岗岩就位直接相关,同时伴随矽卡岩化接触交代变质作用和锂、铍、锡等稀有金属元素的富集。

2 矽卡岩和变泥质岩的典型镜下照片

(A)矽卡岩中绿帘石的放射状集合体(颗粒尺寸2-8毫米);(B)石榴子石与符山石的接触;(C)透辉石颗粒的堆积;(D)云母片岩样品22HLL10的TIMA扫描结果。(E)石榴子石中的石英、黑云母和钛铁矿包裹体;(F)十字石颗粒穿切早期S1组构;(G,H)S1面理受F2褶皱影响;(I)云母片岩样品21HLL24的TIMA扫描结果;(J)石榴石子中的包裹体轨迹S1与外部S2面理呈高角度相交;(K)石榴子石与十字石颗粒的接触;(L,M)十字石中的包裹体轨迹与外部S2面理连续;(N)十字石中包裹体轨迹S1与外部S2面理呈高角度相交

3 A)代表性穹隆变泥质岩的P-T-t路径;(B)拉隆穹隆变泥质岩样品P-T-t演化总结;(C)拉隆矽卡岩榍石Zr饱和温度计结果

2) 厘定穹隆内变沉积岩原岩归属

碎屑锆石年龄谱图显示,拉隆穹隆变沉积岩的碎屑锆石特征与特提斯喜马拉雅相似(约500 Ma年龄峰值),而与高喜马拉雅结晶岩系或典型藏南拆离系岩石有明显区别(图4)。这一认识为理解喜马拉雅地壳组成和演化提供了新的地球化学约束。

4 拉隆变沉积岩碎屑锆石U-Pb定年结果及年龄分布谱图

3)在特提斯喜马拉雅内部识别出“上部藏南拆离系”

该研究提出将拉隆穹隆中的剪切带视为“上部藏南拆离系”(图5),其为典型藏南拆离系在较浅的地壳水平的一个分支,完全出露在特提斯喜马拉雅内部,而不是Burchfiel et al.(1992)定义的经典的藏南拆离系,后者作为高喜马拉雅结晶岩系和特提斯喜马拉雅的地层边界活动。这一发现基于以下几个方面的证据:首先,岩石学和碎屑锆石年代学证实,拉隆穹隆内部变沉积岩归属于特提斯喜马拉雅,其在构造层次上位于典型藏南拆离系之上,并且穹隆核部未出露高级变质岩。其次,剪切带内岩石虽显示向北剪切指向(如旋转碎斑系统、S-C组构等;图1),但其变形明显较弱,仅部分岩石和岩体外缘记录了渗透变形,这与典型藏南拆离系明显不同。第三,近期研究表明,大型拆离系统的主拆离界面可随着时间的推移逐渐向上迁移。结合该研究年代学数据,穹隆中剪切带活动的时间与典型藏南拆离系相近,证实了其在时空上的关联性。

5 拉隆穹隆构造演化模式图

4)构建岩浆底辟-伸展剪切耦合控制成穹的完整演化过程

基于上述研究数据,该研究提出拉隆穹隆的形成是岩浆底辟与伸展剪切共同作用的结果(图5),而非单纯的底辟或褶皱堆叠。

首先,在印度板块与欧亚板块碰撞的早期阶段(始新世-渐新世),强烈的挤压导致了地壳显著加厚,为后期穹隆的形成奠定了物质基础。随后,中新世时期,加厚地壳发生部分熔融,产生了大量花岗质岩浆。深部的地壳缩短与较浅层次的伸展构造同时活动,后者横切地层边界进入特提斯喜马拉雅,为高硅质岩浆就位到更浅层次提供了条件。这些岩浆的上侵和就位,不仅带来了巨大的热源,也改变了周围岩石的流变性质,促进了地壳物质的重新分配,并控制了穹隆的最终形态。

该研究通过详细的P-T-t-D分析,揭示了该地区多期变质-变形事件的演化历史,为理解喜马拉雅造山带碰撞过程中的地壳流变和穹隆形成机制提供了关键证据。值得注意的是,该研究识别出的矽卡岩中锂、铍、锡等稀有金属元素明显富集,表明洛扎地区具有较好的稀有金属成矿潜力。

研究成果发表于国际学术期刊GSA Bulletin(侯康师, 王佳敏*, Kyle P. Larson, 杨雷,付建刚, 田雨露. Structural framework, protolith affinity, and P-T-t-D evolution of the metasediments exposed in the Lalong dome, eastern Himalaya: Evidence of the upper South Tibetan detachment system in the northern Himalaya [J]. Geological Society of America Bulletin, 2025. DOI: 10.1130/B38371.1.)。研究受国家自然科学基金青年科学基金B类(42522201)、中国科学院战略性先导科技专项(XDA0430101)等项目资助。

侯康师(博士生)

 
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