青藏高原演化及隆升機制(譚克彬)

青藏高原演化及隆升機制譚克彬2015.1提綱一、地球演化及構(gòu)造運動假說二、中國及鄰區(qū)大地構(gòu)造單元分區(qū)三、青藏高原構(gòu)造分區(qū)四、青藏高原及鄰區(qū)三階段演化五、印度板塊向亞歐板塊碰撞、隆升機制六、特提斯與古亞洲構(gòu)造帶演化的關(guān)系七、青藏高原地質(zhì)科學(xué)研究新進展一、地球演化及構(gòu)造運動假說1、地球形成時代從來自太陽系的隕石年齡在46-47億年，認(rèn)為根據(jù)太陽系起源同一性，地球的年齡為46億年。根據(jù)同位素測年，在澳大利亞西部獲得鋯石年齡為42億年；我國科學(xué)家在普蘭縣的巖漿成因碎屑鋯石獲得41億年；表明在此時地殼開始形成。2、地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3、地球的運動方式：自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)宇宙中的天體、星云、星際物質(zhì)都是一直在處于不停得運動中，旋轉(zhuǎn)是天體運動的基本屬性。4、地球演化及構(gòu)造運動假說（1）地球收縮說：源于蘋果皺縮與地球冷卻的直觀對比。（2）地球膨脹說：認(rèn)為地球最初比現(xiàn)在小得多，由于地球的膨脹，地表硅鋁層破裂，并逐漸分裂成大陸，拉張的地方形成海洋。（3）地球脈動說：綜合地球收縮學(xué)說及膨脹說，較好的解釋了構(gòu)造運動的周期性。（4）軟流構(gòu)造學(xué)說：地球的收縮引起巖石圈坍塌，巖石圈塊段坍塌到軟流圈，下部密度增大，浮力增大而上涌，形成涌流通道，驅(qū)動巖石圈的運動。（5）大陸漂移學(xué)說（魏格納）：大陸較輕的剛性硅鋁層漂浮在黏性硅鎂層之上。中生代以前，地球上所有的大陸形成一個泛大陸（聯(lián)合古陸）。兩極向赤道運動（在南極的崗?fù)呒{大陸向北漂）及因地球自轉(zhuǎn)、潮汐等導(dǎo)致西漂（美洲大陸向西漂形成安第斯山。（6）海底擴張學(xué)說：地幔物質(zhì)在大洋中脊隨地幔上升流上涌形成新的大洋巖石圈，新的巖石圈隨著軟流圈的側(cè)向流動推動原有的巖石圈從洋中脊向兩側(cè)擴張，在海溝處大洋巖石圈隨著地幔下降流而俯沖消亡，不斷更新。洋中脊是大洋巖石圈的生長帶，海溝是巖石圈的消亡帶。（7）槽臺學(xué)說（地槽說、地臺說），后來產(chǎn)生了大陸擴張學(xué)說。（8）板塊構(gòu)造學(xué)說是大陸漂移學(xué)說及海底擴張學(xué)說的自然延伸，根據(jù)巖石圈被活動帶（板塊邊界：離散型、匯聚型、剪切型）分割成大小不一的球面板塊，分大洋板塊、大陸板塊。巖石圈在軟流圈上作相對運動；各自板塊是剛性、相對穩(wěn)定的不斷改變彼此的位置；板塊邊界；離散處增長，匯聚處消減，地球體積不變。12大板塊劃分方案6大板塊劃分方案板塊構(gòu)造學(xué)說的主要依據(jù)：（1）地震學(xué)的證據(jù)地震活動性及分布在洋中脊、海溝、造山帶；地震層析；雙層地震帶；（2）古地磁學(xué)證據(jù)古地磁強度及方向的變化；古地磁極的移動；地磁場的反轉(zhuǎn)；A.磁條帶平行于洋中脊B.正異常、負(fù)異常交替分開C.相對于大洋中脊對稱分布（3）地?zé)釋W(xué)證據(jù)大西洋中脊的地磁條帶板塊運動的驅(qū)動機制地幔對流驅(qū)動運動論（霍姆斯）（9）熱點-地幔柱說熱點是威爾遜為解釋火山島鏈年齡遞增而提出，是地幔中相對固定和長期熱物質(zhì)活動的中心，并伴隨火山的移動而移動，形成現(xiàn)狀熱點。地幔柱是摩根為解釋熱點而提出，在地幔深處，甚至是核幔邊界產(chǎn)生的圓柱狀上升的物質(zhì)流，在巖石圈及軟流圈運動，驅(qū)動板塊運動。（10）冰川的地質(zhì)作用南極冰川的造海、造山作用：冰川分為山岳冰川、極地冰川。北極占9%，南極占90%，山岳冰川1%。冰川形成的造海過程冰川消融的造山過程二、中國及鄰區(qū)大地構(gòu)造青藏高原是由3個構(gòu)造結(jié)調(diào)整的，受控于古亞洲洋及西伯利亞、西太平洋和特提斯三大構(gòu)造域的內(nèi)外巨型盆山耦合體系。帕米爾構(gòu)造結(jié)秦嶺構(gòu)造結(jié)昆侖山-巴顏喀拉山喜馬拉雅山唐古拉山古北湖（昌都地塊）古南湖（拉薩地塊）在青藏高原內(nèi)部構(gòu)成“三山夾兩湖”三、青藏高原及鄰區(qū)大地構(gòu)造劃分基于多島弧盆系造山理論，以南昆侖俯沖碰撞結(jié)合帶和班公湖-丁青-碧土-昌寧-孟連結(jié)合帶為界，劃分出：泛華夏大陸早古生帶秦祁昆構(gòu)造區(qū)、泛華夏大陸晚古生代—中生代羌塘-三江構(gòu)造區(qū)、岡瓦納北緣中新生代岡瓦納-喜馬拉雅構(gòu)造區(qū)。早古生帶秦祁昆構(gòu)造區(qū)晚古生代—中生代羌塘-三江構(gòu)造區(qū)岡瓦納北緣中新生代岡瓦納-喜馬拉雅構(gòu)造區(qū)一、泛華夏大陸早古生代秦祁昆構(gòu)造區(qū)1.華北陸塊：阿拉善地塊華北陸塊南緣早古生代中晚期弧后盆地（褶皺）帶肅南景泰早古生代中晚期（—）巖漿弧帶2.北祁連早古生代結(jié)合帶3.中祁連山陸塊白銀廠早古生代中晚期（—）巖漿弧帶4.野馬山木里拉脊山早古生代結(jié)合帶5.南祁連微陸塊黨河南山巖漿弧及南祁連南緣褶沖帶6.宗務(wù)隆山晚古生代—早中生代（——）裂陷槽7.全吉微陸塊及南緣灘間山早古生代中晚期（—）巖漿弧8.賽什騰山錫鐵山瓦洪山（柴北緣）早古生代結(jié)合帶9.柴達木陸塊：柴達木前陸盆地北祁曼塔格早古生代巖漿弧帶10.祁曼塔格早古生代結(jié)合帶（裂陷槽？）11.塔里木陸塊：塔里木中新生代斷陷盆地或后造山前陸盆地塔里木盆地南緣鐵克里克斷隆帶（逆推帶）12.阿北敦煌陸塊13.紅柳溝拉配泉結(jié)合帶（相當(dāng)于北祁連結(jié)合帶）14.阿中（米蘭河金雁山）陸塊15.蘇吾什杰結(jié)合帶（相當(dāng)于柴北緣結(jié)合帶，有高壓麻粒巖）16.阿南陸塊（可與鐵克里克帶對比）17.昆侖陸塊：北昆侖巖漿弧帶（—）阿雅克庫湖新生代斷陷盆地吐拉晚古生代斷陷盆地或布侖臺晚古生代褶皺帶18.南昆侖俯沖碰撞雜巖帶：奧依塔格庫地蘇巴什東昆中結(jié)合帶（或晚古生代裂谷帶）南昆侖殘余弧（含前寒武紀(jì)巖塊、海山和洋島殘塊）麻扎康西瓦木孜塔格西大灘晚古生代結(jié)合帶二、泛華夏大陸晚古生代羌塘三江構(gòu)造區(qū)1.揚子陸塊：西傾山（秦嶺）地塊勉縣略陽結(jié)合帶（西延可能接瑪多瑪沁帶）康滇斷隆龍門山逆沖帶鹽源麗江中生代邊緣拗陷帶楚雄中生代前陸盆地2.玉龍塔格巴顏喀拉雙向早期邊緣前陸盆地褶皺帶3.歇武甘孜理塘結(jié)合帶（簡稱甘孜理塘結(jié)合帶）4.德格中甸陸塊：雀兒山晚三疊世島弧帶結(jié)古義敦中生代弧后盆地帶中咱中甸地塊5.可可西里（郭扎錯西金烏蘭湖）金沙江哀牢山結(jié)合帶6.芒康思茅陸塊：治多江達維西晚古生代—早中生代（—）弧火山巖帶昌都蘭坪中生代雙向弧后前陸盆地開心嶺雜多維登晚古生代—早中生代（—）弧火山巖帶7.烏蘭烏拉湖北瀾滄江結(jié)合帶8.塔什庫爾干甜水海北羌塘陸塊9.橋爾天山紅山湖雙湖結(jié)合帶10.喀喇昆侖南羌塘左貢陸塊三、岡瓦納北緣晚古生代—中生代岡底斯喜馬拉雅構(gòu)造區(qū)1.班公湖怒江結(jié)合帶（含嘉玉橋、聶榮殘余弧）2.拉達克岡底斯拉薩騰沖陸塊：昂龍岡日班戈騰沖燕山期巖漿弧帶

獅泉河申扎嘉黎結(jié)合帶

革吉措勤晚中生代復(fù)合弧后盆地帶

隆格爾工布江達斷隆帶

岡底斯下察隅晚燕山喜馬拉雅期巖漿弧帶

岡底斯南緣弧前盆地帶（）3.印度河雅魯藏布江結(jié)合帶（內(nèi)含扎達、甘高、庫門嶺微陸塊）4.印度陸塊：北喜馬拉雅特提斯沉積褶沖帶：北喜馬拉雅特提斯北帶（淺水深水沉積帶或拉軌岡日斷隆帶）北喜馬拉雅特提斯南帶（淺水沉積帶）高喜馬拉雅結(jié)晶巖帶或基底逆沖帶低喜馬拉雅褶沖帶錫伐利克后造山前陸盆地帶布格重力異常與構(gòu)造單元劃分對比圖四、青藏高原及鄰區(qū)三階段演化根據(jù)大陸動力學(xué)、系統(tǒng)地球動力學(xué)的思路，青藏高原的構(gòu)造演化從宏觀上講分為三階段：

前寒武紀(jì)超大洋-超大陸耦合加里東期-印支期-燕山期喜馬拉雅早期自北而南的洋陸耦合板內(nèi)盆山耦合（一）前寒武紀(jì)超大洋-超大陸耦合即前寒武基底的形成：以古元古代哥倫比亞超大陸和中新元古代Rodinia的裂解與聚合為主旋律。（1）哥倫比亞超大陸演化階段（結(jié)晶基底的形成）:新太古-古元古代的中深變質(zhì)雜巖,由英云閃長質(zhì)、奧長花崗質(zhì)、花崗閃長質(zhì)片麻巖組成的TTG巖石。出現(xiàn)2.3~2.5Ga及1.7~1.8Ga年齡峰值，與呂梁運動-中條運動相當(dāng)。（2）Rodinia（羅迪尼亞）超大陸演化階段（裂解與聚合）：由新遠(yuǎn)古變質(zhì)沉積巖組成。古元古代末哥倫比亞超大陸聚合形成Rodinia超大陸，之后又經(jīng)歷裂解（1777Ma）與分異，在十億年聚合。華北與柴達木在800-1000Ma聚合塔里木與柴達木在913MA斜接（二）、加里東期-印支期-燕山期喜馬拉雅早期自北而南的洋陸耦合

（板塊體制洋陸轉(zhuǎn)換階段）青藏高原的演化，為自北向南遷移的4個洋陸轉(zhuǎn)換期。原特提斯消減與古特提斯同步擴張期古特提斯消減與中特提斯同步擴張期中特提斯消減與新特提斯同步擴張期新特提斯消減與現(xiàn)代印度洋特提斯擴張期這是一系列碰撞造陸過程，而不是碰撞造山過程原特提斯古特提斯中特提斯新特提斯注意：特提斯并不是寬闊的大洋而是有限洋（肖序常和李廷棟）

北南1、原特提斯消減與古特提斯同步擴張期原特提斯分布在青藏高原的最北部，其范圍包括喀喇昆侖、西昆侖、阿爾金、祁連山東昆侖等地區(qū)。巖石圈伸展裂陷開始于寒武紀(jì)，于奧陶紀(jì)達到峰期，

伸展裂陷作用北強南弱，擴張中心也有從北向南遷移的跡象。于志留紀(jì)消減和萎縮，洋陸轉(zhuǎn)換主要發(fā)生在志留紀(jì)末的加里東運動晚期，也有從北向南遷移的趨勢。

西昆侖庫地北花崗閃長巖的結(jié)晶年齡為471±5Ma，指示原特提斯向北消減。2、古特提斯消減與中特提斯同步擴張期

古特提斯分布在青藏高原的北部和東部地區(qū)，受中、新生代上疊斷陷盆地的疊加和改造。斷續(xù)出露4條蛇綠混雜巖帶從北向南：（1）阿尼瑪卿蛇綠巖混雜帶（2）甘孜-理塘蛇綠巖混雜帶（3）拉竹龍-西金烏蘭-玉樹-金沙江-哀牢山蛇綠巖混雜帶（4）龍木錯-雙湖-吉塘-瀾滄江蛇綠巖混雜帶代表了古特提斯的多島小洋盆系.(1)泥盆紀(jì)至石炭紀(jì)巖石圈伸展造成晚古生代岡瓦納大陸北緣地殼減薄和裂陷(2)晚石炭-早二疊世強烈擴張形成洋殼(3)早-中三疊世洋盆萎縮充填巨量的復(fù)理石濁積巖(4)中三疊世末古特提斯洋閉合(5)晚三疊世古特提斯洋盆消亡大部分地區(qū)已經(jīng)完成洋陸轉(zhuǎn)換3、中特提斯消減與新特提斯同步擴張期以班公湖-怒江蛇綠混雜巖帶為代表,主洋盆沿著班公湖、洞錯、東巧、丁青、嘉玉橋、八宿一帶分布，內(nèi)部有分支復(fù)合,構(gòu)成多島小洋盆。中特提斯自東而西封閉，時差不大，四個演化階段：（1）晚三疊世裂解（2）早侏羅世擴張（3）中-晚侏羅世萎縮（4）早白堊世消亡的4、古特提斯消減與中特提斯同步擴張期新特提斯沿著雅魯藏布江縫合帶分布，洋盆內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對簡單。（1）早侏羅世裂解，大陸邊緣沉積（2）中侏羅-早白堊世差異擴張（羅布莎蛇綠巖128Ma）（3）晚侏羅-晚白堊紀(jì)向北差異俯沖（島弧型火山花崗巖）（4）古新世-始新世先后碰撞（碰撞型花崗巖）東西兩段裂解較早，關(guān)閉較早；中段裂解較晚，關(guān)閉也較晚。岡底斯東段南部晚侏羅-早白堊世桑日群弧火山巖是板塊俯沖標(biāo)志，其火山巖40Ar/39Ar年齡為64.43Ma,推測是印度板塊與亞洲板塊開始碰撞的年齡;上新統(tǒng)羅布莎群礫巖標(biāo)志洋陸轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束。新特提斯東、西段于40Ma完成洋陸轉(zhuǎn)換,而中段于30Ma最終完成洋陸轉(zhuǎn)換.（三）板內(nèi)盆山耦合碰撞帶及其兩側(cè)區(qū)域性分布的磨拉石建造標(biāo)志著洋陸轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束，進入陸內(nèi)構(gòu)造演化過程。（1）板內(nèi)造山期，以應(yīng)力作用和水平運動為主導(dǎo)A、青藏高原北部和東部板內(nèi)造山（180-120Ma）B、青藏高原中部板內(nèi)造山（65-30Ma）C、青藏高原南部板內(nèi)造山（23-7Ma）在青藏高原內(nèi)部構(gòu)成三山（昆侖山、唐古拉山、喜馬拉雅山）夾兩湖（古北湖：昌都地塊、古南湖:拉薩地塊）地貌構(gòu)造格局。（2）板內(nèi)成山期:以重力均衡作用和垂直運動為主導(dǎo)7-3.6Ma的夷平作用3.6Ma以來，青藏運動開始進入以重力均衡驅(qū)動的整體、快速、脈動隆升成山過程9）第三紀(jì)：由于歐亞板塊激烈碰撞，促使大規(guī)模的火山和地震的活動，使青藏高原的抬升急劇加劇。8）白堊紀(jì)到早第三紀(jì)：新特提斯全部閉合，歐亞大陸基本成型；

7）侏羅紀(jì)到白堊紀(jì)：新特提斯收縮，拉軌崗日首先隆起，南面形成小面積的海域；6）侏羅紀(jì)：中特提斯海已抬升為陸地，海洋向西部和北部擴張，形成新特提斯；5）二疊紀(jì)到三疊紀(jì)：原祁連海中部和東部一帶再次上升為大陸，西部則下沉為深海，岡瓦納古陸的淺海與其相連；

4）泥盆紀(jì)到二疊紀(jì)：出現(xiàn)岡瓦納古陸和中特提斯海洋及歐亞大陸，青藏高原中部再次下沉為海洋；3）奧陶紀(jì)到志留紀(jì)時期：古岡瓦納大陸進一步下沉，祁連海逐漸消失、抬升；

2）寒武紀(jì)到奧陶紀(jì)時期：古岡瓦納大陸下沉，祁連海向其擴展，原特提斯洋范圍縮；1）震旦紀(jì)時期：青藏高原分為古岡瓦納大陸與祁連海兩個主體五、印度板塊向亞歐板塊碰撞機制1、洋殼俯沖消亡后，緊隨其后的大陸殼究竟是怎樣運動的?2、縫合帶兩側(cè)的陸殼在碰撞前后又是怎樣響應(yīng)的?青藏高原及鄰區(qū)斷裂分布示意圖主要碰撞模型及機制觀點一：青藏高原的地殼是一個塑性體。認(rèn)為板塊碰撞后的強烈擠壓導(dǎo)致地殼水平方向的皺縮和垂直方向的增厚，甚至導(dǎo)致了巖石圈地幔的負(fù)重脫落(拆沉)，主要包括薄粘滯體模式、擠壓模式等。觀點二：歐亞大陸地殼被設(shè)定為純剛性俯沖地殼。下插墊托于上覆地殼的底部，導(dǎo)致地殼增厚，主要包括雙地殼模式、注入模式等。岡底斯地塊上廣泛發(fā)育130Ma的40Ar/39Ar年齡,是地殼加厚過程中中下地殼部分熔融的產(chǎn)物。故岡底斯地殼在碰撞前就已經(jīng)開始加厚（a）。隨著特提斯洋的不斷消減，洋殼下插于岡底斯陸殼之下（b）。新特提斯閉合，洋中脊與與歐亞大陸發(fā)生碰撞。但由于洋脊絕對高程大，俯沖困難，導(dǎo)致大陸地殼因強烈褶皺、逆沖、疊覆等而增厚。（c）印度大陸和歐亞大陸終于碰撞，由于古印度大陸地殼密度低浮力大，加上俯沖洋殼的不斷加長，向下的拖曳力也逐步加強，發(fā)生殼一幔拆離，印度地殼遂沿薄弱層注入歐亞大陸地殼底部（d、e）青藏南緣急速變化帶：該帶為北西走向的梯級帶,深度變化劇烈。南部莫霍面深度約50km;進入青藏腹地迅速加深至70km以上。青藏主體平穩(wěn)變化區(qū)：莫霍面有一定變化,最深達到75km,最淺接近69km,最大起伏約10km青藏北緣急速變化帶：該帶呈向南突出的弧形梯級帶,由南向北深度急速減小,從青藏高原內(nèi)部70km左右的莫霍面深度迅速減小到47km左右。六、特提斯與古亞洲構(gòu)造帶演化

及成礦的關(guān)系

——以西昆侖、東天山為例東天山構(gòu)造演化示意圖時代構(gòu)造單元中天山-覺羅塔格秦祁昆造山帶-羌塘地塊構(gòu)造運動代表地質(zhì)單元成礦專屬性構(gòu)造運動代表地質(zhì)單元成礦專屬性喜馬拉雅期板內(nèi)剝蝕與夷平，河湖相沉積第四系新疆群建造材料青藏高原隆升第四系高山鹽湖鹽湖型鉀硼鋰礦第三系紅層

塔里木南緣坳陷第三系沉積型石膏、鉀鹽礦侏羅紀(jì)板內(nèi)剝蝕與夷平，河湖相沉積吐哈盆地煤、石油、頁巖氣、菱鐵礦中特提斯演化階段可可西里地塊（羌塘盆地）石膏、鉀鹽礦、石油、天然氣

晚二疊-三疊紀(jì)板內(nèi)抬升，地殼加厚康古爾韌性剪切帶斑巖型銅（鉬）礦早二疊碰撞后局部拉張康古爾洋盆、中天基性-超基性巖型銅鎳礦古特提斯演化（強烈拉張-閉合）可可西里地塊熱液型汞銻銀金礦石炭碰撞造山覺羅塔格火山巖型銅、鐵、鉛鋅礦，熱液型金礦甜水海地塊塊狀硫化物礦床泥盆準(zhǔn)噶爾洋盆逐漸閉合，碰撞前大南湖島弧帶：D1k塊狀硫化物礦床沉積改造型鉛鋅礦志留南天山逐漸洋閉合；準(zhǔn)噶爾洋向中天山俯沖，形成吐哈盆地、哈爾里克、大南湖頭-蘇泉島弧帶

中天山地塊志留紀(jì)中基性侵入巖

原特提斯演化階段（拉張-閉合）庫地-其曼于特蛇綠巖，康西瓦-昆南縫合帶鉻鐵礦、銅鎳礦？奧陶

寒武拉張，在中天山地塊南北分別形成準(zhǔn)噶爾洋、南天山洋北山裂谷：寒武系雙鷹山組沉積型磷釩鈾鐵礦前寒武前寒武結(jié)晶基底的形成中天山地塊，ChX、JxKw層控型鉛鋅銀、熱液型鎢礦前寒武結(jié)晶基底的形成鐵克里克陸緣地塊Pt1A，ChSl熱液型銅、金；沉積變質(zhì)型鐵礦、稀土礦七、青藏高原地質(zhì)科學(xué)研究新進展1、西昆侖的變質(zhì)基底及構(gòu)造變形（1）變質(zhì)基地以庫地-其曼于特蛇綠巖帶為界，存在兩種變質(zhì)基底。以北：長城系更老的厚逾萬米火山變質(zhì)巖夾碳酸鹽（古元古界埃連卡特巖群、長城系塞拉加茲塔格巖群），變質(zhì)程度達到角閃巖相。以南至康西瓦（南昆侖）蛇綠巖帶：與北部比年代稍新，受構(gòu)造擠壓強烈，被侵入巖穿插，層序較亂，頂?shù)捉缦薏磺?。如長城系賽圖拉巖群。（2）構(gòu)造變形：前寒武構(gòu)造變形