青藏高原新生代構造隆升過程的時空格局

青藏高原新生代構造隆升過程的時空格局

青藏高原的新生代構造高度受到影響。通過對青藏高原不同部分不同形狀的冷熱年代研究方法、古代碳氫化合法、沉積古地理法、地質壓力法和新生代沉積物穩(wěn)定同位素法的分析，我們可以定量限制青藏高原不同部分高度下降的不同類型。在分析青藏高原的動態(tài)結構和早期活動方面，我們研究了青藏高原的動態(tài)結構過程。青藏高原的動態(tài)結構特征不僅體現(xiàn)在重建過程中，而且還體現(xiàn)在高度認同的沉積和構造形態(tài)的發(fā)展和發(fā)展上。根據(jù)對青藏高原1:25萬區(qū)域地質調查資料、各種專業(yè)研究文獻和高原研究1:25萬區(qū)域地質調查數(shù)據(jù)的系統(tǒng)收集和分析，以及對重點部門的詳細構造熱年代學解剖分析，我們分析并研究了青藏高原登升期的時間結構。青藏高原登升期的詳細時空結構由三個方面組成。青藏高原新生代構造過程體現(xiàn)最敏感部位集中于高原周緣山系,高原周緣山系也是構造抬升剝露表現(xiàn)最好的地區(qū),匯集了大量熱年代學研究成果.我們對公開發(fā)表的涉及青藏高原周緣山系的572個新生代磷灰石裂變徑跡年齡數(shù)據(jù)進行了系統(tǒng)收集整理,大致劃分為西昆侖、阿爾金、青藏高原東北緣、喜馬拉雅地區(qū)、岡底斯和藏東-川滇西部地區(qū)6個關鍵區(qū)域進行綜合對比,并結合不同部位主干斷裂構造活動和沉積充填響應分別進行剖析(圖1和2),以期了解不同關鍵部位構造抬升剝露的階段性,在此基礎上分析總結青藏高原新生代構造隆升階段的時空格局.1.1逆沖斷層的變化對來自西昆侖地區(qū)基巖中的42個磷灰石裂變徑跡測年數(shù)據(jù)進行的統(tǒng)計分析顯示3個明顯的峰值(圖2(a))[1~6],分別為23~18,10~7和大約5Ma以來.對采自西昆侖山前葉城柯克亞吾斯騰河和澤普葉爾羌河現(xiàn)代河流碎屑沉積沙樣品進行碎屑鋯石和磷灰石裂變徑跡年齡分析,52個碎屑磷灰石裂變徑跡顆粒年齡峰值擬合顯示22和4.5Ma兩個主要峰值,以及約11.8Ma的次峰(圖3(a)),與基巖裂變徑跡年齡的峰值區(qū)間大體一致;313個碎屑鋯石裂變徑跡顆粒年齡峰值擬合顯示出更為復雜的年齡結構,出現(xiàn)223.1,112.1,41.1,18,7.7和1.3Ma6個主要峰值(圖3(b)),后三個較年輕的年齡峰值(18,7.7和1.3Ma)與基巖或碎屑磷灰石裂變徑跡年齡峰值區(qū)間大體一致.由于鋯石裂變徑跡具有相對磷灰石裂變徑跡更高的封閉溫度,因此,碎屑鋯石三個較老的年齡峰值主要記錄的是蝕源區(qū)西昆侖及以南相鄰地區(qū)當時更深層次的構造熱事件或構造抬升剝露.其中223.1和112.1Ma兩個年齡峰值與源區(qū)前新生代的兩次構造熱事件相對應.Robinson等對公格爾山及北部地區(qū)片巖石榴石中的獨居石包體的電子探針測年揭示230~200Ma是帕米爾東北部地區(qū)公格爾山一帶的一次峰期變質作用的年齡,這一峰期變質年齡與利用鋯石U-Pb年齡獲得的島弧花崗巖巖漿事件年齡吻合,反映230~200Ma由于古特提斯洋的俯沖引起的區(qū)域巖漿弧-變質事件;這一事件的直接構造表現(xiàn)反映在西昆侖與甜水海之間的康西瓦斷裂的左旋韌性剪切活動;Robinson等對公格爾山外圍的白云母和黑云母Ar/Ar測年以及獨居石電子探針測年還揭示125~110Ma有一次由逆沖斷層控制的強烈的地殼增厚和縮短,與碎屑鋯石裂變徑跡年齡記錄的112.1Ma的峰值相統(tǒng)一;許志琴等對康西瓦斷層的Ar/Ar測年也揭示在120~101Ma期間,康西瓦韌性剪切帶表現(xiàn)出強烈的左旋走滑運動.西昆侖山前碎屑鋯石裂變徑跡年齡顯示的41.1Ma的峰值年齡顯然反映的是印度板塊與歐亞板塊碰撞擠壓所導致的巖石抬升剝露.Yin等結合西昆侖山前新生代沉積剖面的磁性地層分析和沉積分析認為,西昆侖向北的逆沖推覆系統(tǒng)在46Ma以前就開始活動并引起地殼的加厚,因此,西昆侖地區(qū)古近紀應該有深層次的逆沖抬升.但需要說明的是,古近紀時期西昆侖主體仍是海灣,剝蝕區(qū)在以南的甜水海地體,因此西昆侖地區(qū)在古近紀時期并不存在地表的剝露.西昆侖基巖裂變徑跡年齡揭示的幾個新近紀以來的年齡峰值與西昆侖山前碎屑鋯石和磷灰石裂變徑跡年齡峰值具有良好的一致性,反映了西昆侖新近紀幾次強烈的構造抬升剝露事件.其中,23~18Ma的年齡在西昆侖山表現(xiàn)較廣泛,山前現(xiàn)代河流碎屑鋯石裂變徑跡測年結果也顯示在該年齡區(qū)間形成較強的峰值;10~8Ma主要集中于幕士山-普魯和庫地-桑珠達板,而5Ma以來主要集中于幕士山-普魯和公格爾-慕士塔格.這些具有不同裂變徑跡年齡分布的區(qū)塊反映了斷層控制的西昆侖不同巖片的差異性抬升剝露,除了公格爾-慕士塔格區(qū)塊異常年輕的裂變徑跡年齡主要表現(xiàn)為正斷層控制的斷片外,其他具有不同裂變徑跡年齡分布的區(qū)塊主要表現(xiàn)為系列逆沖斷層圍限的斷片.其中23~18Ma的普遍性說明該期事件影響廣泛,西昆侖山不同構造巖片發(fā)生普遍的逆沖構造抬升;5Ma以來的快速抬升剝露區(qū)主要集中在兩個區(qū)域,一是靠近帕米爾構造結的公格爾-慕士塔格,二是靠近西昆侖構造帶與阿爾金構造帶的轉換交接部位,反映5Ma以來的強隆升剝露明顯受到西昆侖東西兩端構造結的強應變集中區(qū)控制.其他年代學資料進一步刻畫了西昆侖新近紀的強構造抬升,特別是公格爾山地區(qū)所顯示的10~8和5Ma以來的兩次強構造抬升,如公格爾山片麻巖石榴石中的獨居石包體電子探針測年記錄了西昆侖地區(qū)(帕米爾東北部)在大約9Ma的一次地殼加厚,導致公格爾山片麻巖最晚期的角閃巖相變質事件.Robinson等進行的鉀長石的多重擴散域Ar/Ar測年揭示,響應東西向伸展由公格爾山正斷層控制的公格爾山的快速抬升剝露開始于7~8Ma,而更多的鉀長石多重擴散域Ar/Ar測年數(shù)據(jù)則揭示由正斷層控制的公格爾山的快速抬升剝露主要開始約5Ma并且在約2Ma左右呈加速趨勢.綜合上述有關年代學資料,我們把西昆侖山新生代以來劃分為>41,23~18,12~7和5Ma以來4個強構造抬升剝露階段.上述幾個新生代快速抬升剝露期在沉積方面有良好的響應.古新世-始新世時期西昆侖地區(qū)從西昆侖山喀什群的濱淺海碎屑巖-碳酸鹽巖沉積過渡到北側塔西南的碳酸鹽臺地沉積,這樣一種巖相分布格局體現(xiàn)了古新世-始新世時期的蝕源區(qū)位于南部地區(qū),因此,盡管西昆侖地區(qū)在古新世-始新世時期也出現(xiàn)有深層次的逆沖推覆,但碎屑鋯石裂變徑跡年代記錄的41Ma的峰值年齡可能主要反映的是西昆侖南部甜水海地體在古新世-始新世的強抬升剝露期.古近紀-新近紀之交(25~17Ma)西部地區(qū)甜水海蝕源區(qū)向北擴展到西昆侖地區(qū),并控制著北側塔西南前陸盆地的發(fā)育.在漸新世晚期,塔西南盆地發(fā)生明顯的由東向西的海退,從漸新世巴什布拉克組到中新世的克孜諾依組沉積粒度明顯變粗,陸緣碎屑逐漸增多并最終在中新世轉為陸相濱湖-淺湖沉積,具有明顯的擠壓環(huán)境下前陸盆地沉積充填序列特征,體現(xiàn)了青藏高原西北緣響應古近紀-新近紀之交的強構造抬升期向西北方向的高原擴展抬升.中新世中晚期(13~7Ma)受斷層控制的強構造抬升剝露的相關沉積作用在塔里木盆地南緣有一定響應,主要表現(xiàn)為向上的粒度變粗,沉積速率加快,砂礫巖增多,在塔西南表現(xiàn)為安居安組(N1a)泥巖粉砂巖向帕爾布拉克組(N1p)礫巖砂巖的沉積過渡.上新世特別是3.5Ma以來響應西昆侖快速抬升剝露的沉積記錄為著名的西域組(N2-Qp1x)磨拉石礫巖沉積,快速構造抬升剝露的沉積特性體現(xiàn)為:1)北傾的西域組(4.5~1.1Ma)向北向上地層傾角逐漸變小,具有典型的生長地層特征;2)4.5~3.5Ma間沉積相的突變,由之前的遠端沖洪積平原沉積演變?yōu)槠浜蟮纳角敖说目焖倌嗍鞫逊e;3)沉積速率由4.5Ma以前(漸新世早期-上新世早期)的0.15mm·a-1突然增大到有良好磁性地層年代控制的4.5~2Ma間的0.95mm·a-1,其中,西域組3.6~2.6Ma間的沉積速率更是達到1.4mm·a-1.1.2阿爾金北緣磷灰石顯微缺陷阿爾金地區(qū)發(fā)育著名的阿爾金左旋走滑斷裂.阿爾金斷裂控制青藏高原北緣邊界并對高原北部構造變形起著明顯調節(jié)作用,地位十分重要.因此,圍繞阿爾金斷裂走滑活動歷史的研究積累了較多熱年代學資料.從收集到的85個基巖磷灰石裂變徑跡年齡數(shù)據(jù)來看[16~23],明顯的峰值區(qū)間主要集中在34~32,22~17,10~7,4.5~5.5和2.11~1.18Ma(圖2(b)),此外,少量的較老年齡跨越整個古新世-始新世.總結不同學者對沿阿爾金構造帶不同地區(qū)的熱年代學成果,較老的古近紀年齡主要分布于遠離阿爾金斷裂的北部和南東邊緣地區(qū).根據(jù)陳正樂等研究,61~32Ma的磷灰石裂變徑跡年齡主要集中于EW向的阿爾金北緣拉配泉-紅柳溝山體,表明該山體的隆升剝露時間早.NE向且末-若羌-茫崖山脈的裂變徑跡年齡數(shù)據(jù)范圍介于始新世晚期-中新世(42~11Ma)期間,但以22~17Ma相對密集;Sobel等曾根據(jù)熱年代學資料也揭示阿爾金山東北部新生代存在26~19Ma的強剝露冷卻事件;最近,拜永山等報道一批阿爾金南側祁漫塔格一帶磷灰石裂變徑跡測年數(shù)據(jù),其中22~17Ma的年齡數(shù)據(jù)占絕大多數(shù).10~7Ma的強活動期體現(xiàn)在沿阿爾金斷裂的廣大地區(qū),在圖2(b)中表現(xiàn)出最強的峰值,這一強活動期是阿爾金斷裂的左旋走滑活動強烈活動時期,伴隨著強烈的差異抬升剝露.多個地段靠近阿爾金主斷裂帶磷灰石的裂變徑跡年齡大部分集中在10~7Ma之間,而遠離阿爾金斷裂帶的“正花狀”構造帶,裂變徑跡年齡明顯變老,反映由于阿爾金斷裂此時的快速左旋走滑斷裂帶掀斜作用導致的附近山體的快速抬升剝露.上新世晚期-早更新世的快速剝露事件主要體現(xiàn)在阿爾金斷裂帶中部的阿羌地區(qū),該處的磷灰石裂變徑跡測年結果顯示靠近阿爾金主斷裂的山體在新近紀晚期(5.15~4.15Ma)和第四紀早期(2.11~1.18Ma)都發(fā)生了快速剝露作用,表明阿爾金斷裂在新近紀和第四紀早期都發(fā)生了快速走滑作用,同時伴隨了斷裂帶旁側山體的快速隆升剝露.綜合上述有關資料,從整個阿爾金范圍來說,快速抬升剝露期可大致劃分為61~32,22~17,10~7和約5Ma以來4個時期,總體與西昆侖山磷灰石裂變徑跡年齡反映的年齡峰值相似,反映青藏高原北緣對強構造抬升期的準同時協(xié)同響應,但同樣具有受具體斷裂構造控制的明顯的空間差異性,其中10~7和約5Ma以來的兩次快速抬升冷卻事件可以直接與阿爾金斷裂的左旋活動相聯(lián)系.1.3拉脊山隆升期7.2—青藏高原東北緣地區(qū)該區(qū)域主要指東昆侖東段、祁連山及黃河源一帶.與西昆侖和阿爾金山相比,東昆侖東段、祁連山及黃河源一帶的磷灰石裂變徑跡年齡普遍較老,收集的51個磷灰石裂變徑跡年齡數(shù)據(jù)多介于57~45Ma之間,更年輕裂變徑跡年齡除4Ma左右相對較多外,其他年齡段年齡分布十分零星(圖2(c))[24~27].但是,Yuan等對東昆侖地區(qū)磷灰石裂變徑跡資料的進一步熱模擬揭示新生代在大約20~10Ma期間出現(xiàn)平均~100~150m·Ma-1并呈加速趨勢的快速冷卻剝露;Jolivet等根據(jù)祁連山地區(qū)磷灰石裂變徑跡的熱模擬揭示出約40Ma的快速剝露冷卻事件、22~18Ma的一次構造擠壓加熱事件和9~5Ma的快速冷卻事件.鄭德文等根據(jù)青藏高原東北緣臨夏盆地碎屑磷灰石顆粒裂變徑跡年齡研究獲得其蝕源區(qū)(青藏高原東北緣)大約14和約8~5.4Ma的兩次快速剝露,體現(xiàn)出隆升剝露的階段性.西寧、臨夏和循化-貴德新生代盆地沉積充填序列、生長地層和巖相分布記錄了在約50~40,23~21,~8和~3.6Ma以來昆侖山東部、拉脊山等山系的多次構造抬升剝露,且呈逐漸加劇趨勢[29~32].根據(jù)方小敏等研究,始新世西寧群沉積時,西寧盆地和貴德盆地實際為一個統(tǒng)一的盆地,分隔兩者的拉脊山當時并不存在,盆地的南部邊界在東昆侖山前,現(xiàn)今受拉脊山分隔的北部的西寧盆地和南部的貴德盆地在始新世時期為一個統(tǒng)一的受東昆侖強烈隆升和東昆侖山前斷裂向北擠壓控制的山前撓曲盆地或陸內前陸盆地.以西寧群為代表的昆侖山以北的陸內前陸盆地發(fā)育期正是由磷灰石裂變徑跡年齡所反映的東昆侖地區(qū)始新世強烈抬升剝露期,因此,沉積反映的始新世東昆侖強構造抬升剝露與裂變徑跡年代學揭示的東昆侖(東段)在始新世時期的強抬升剝露具有良好的統(tǒng)一性.23~21Ma的中新世初期,貴德盆地出現(xiàn)貴德門組與下覆的西寧群之間的角度不整合接觸關系,代表一次劇烈的構造變動.靠近昆侖山前的貴德盆地南緣下覆西寧群被強烈褶皺,反映昆侖山的強烈抬升和向北擠壓.與此同時貴德盆地東部海宴-同仁斷裂以及拉脊山南北側逆沖斷裂系統(tǒng)也開始強烈活動,札馬雜日山和拉脊山開始隆起,西寧盆地、貴德盆地和循化盆地開始彼此分隔獨立發(fā)展,由原來統(tǒng)一的受昆侖山前斷裂控制的大型盆地變成受若干斷裂控制的彼此分隔的山間小型盆地.而約8Ma開始,貴德盆地北部迅速從湖相轉變?yōu)榕璧剡吘壍纳铰春榉e相和盆地中央的辮狀河流相,細礫巖出現(xiàn)并逐步向盆地中央擴展,沉積速率明顯增加,地層開始明顯傾斜和斷褶,指示拉脊山此時開始強烈隆升,邊緣斷裂向盆地快速擴展,盆地轉變?yōu)樯介g盆地.在約3.6Ma,貴德盆地為甘家組泥石流和洪積相巨礫巖所覆蓋,沉積速率猛增,甘家組在盆地邊緣與變形的嘎讓組直接接觸,形成明顯的角度不整合面,指示拉脊山急劇快速的隆升和斷裂強烈地向盆擴展,沖斷和褶皺早先地層.來自酒泉-張掖盆地的沉積記錄同樣揭示祁連山的多階段抬升.磁性地層及沉積充填研究揭示與阿爾金斷裂左旋走滑活動關聯(lián)的酒泉前陸盆地起始于41Ma,并在約23Ma彎曲增強和約9~8Ma加劇,具體表現(xiàn)在快速的逆沖-褶皺作用、巖相劇變以及沉積速率的增大.宋春暉等對酒泉-張掖盆地的沉積記錄研究也揭示中新世早期、8.26Ma和約3.66Ma以來祁連山的三次強構造隆升.在中新世早期,祁連山向北的擠壓導致北部酒泉-張掖盆地的沉積間斷,漸新世白楊河組(E3by)之后整個中新世早中期缺失沉積;8.26Ma開始酒泉盆地扇三角洲礫巖大規(guī)模頻繁沉積,8.26~8.23Ma沉積速率由前期的0.16mm?a-1突然增至0.3mm?a-1,反映祁連山劇烈構造抬升,海拔增高,地貌反差增大;而3.66Ma以來祁連山再次急劇強烈隆升,形成山前玉門礫巖和老君廟礫巖等.沉積作用所反映的東昆侖中西段的構造抬升表現(xiàn)在漸新世晚期以來,而古新世-始新世期間東昆侖中西段的構造抬升剝露并不十分明顯.東昆侖中西段的北部柴達木盆地在古新世-始新世期間以路樂河組(E1-2l)為代表,是一套粗碎屑河流相砂礫巖沉積,其與可可西里盆地的沱沱河組具有類似特點.因此,現(xiàn)今分隔可可西里盆地與柴達木盆地之間的東昆侖中西段可能并不存在,反映兩者可能為一個統(tǒng)一大型盆地.尹安等還發(fā)現(xiàn)路樂河組沉積和褶皺變形受北側柴北緣逆沖斷層系所控制,盆地新生代地層褶皺首先在柴西貼近阿爾金斷裂附近形成(65~50.5Ma),并向柴東擴展(23.3Ma),即控制柴達木盆地古新世-始新世沉積的物源區(qū)在柴北或西北緣,而不是東昆侖.尹安等通過系列橫跨柴達木盆地的區(qū)域地震剖面的解釋認為柴南緣逆沖斷層系到35.5~23.3Ma間才對柴達木盆地的沉積和褶皺變形起控制作用.這些說明現(xiàn)今分隔可可西里盆地與柴達木盆地之間的東昆侖中西段在古新世-始新世可能并不存在,漸新世才開始出現(xiàn)并分隔控制北側柴達木盆地和南側可可西里盆地的發(fā)展,而到漸新世晚期應該是劇烈擠壓抬升期.受其影響,南部的可可西里及通天河地區(qū)以古近紀沱沱河組(56~32Ma)-雅西錯組(32~30Ma)為代表的可可西里沉積盆地消亡,廣泛褶皺沖斷,并造成近水平產(chǎn)出的五道粱組(23~16Ma)與下伏地層之間的廣泛區(qū)域角度不整合接觸關系,而北側柴達木盆地承襲前一階段的演化連續(xù)接受沉積.綜上所述,青藏高原東北緣新生代構造抬升大致可劃分為57~45,23~21,~8和~3.6Ma以來4個強隆升階段.不同階段強構造隆升期的構造變形形式主要為受斷層活動控制的盆山格局的形成和演化.從磷灰石裂變徑跡年齡普遍為中新世以前來看,強構造剝露主要發(fā)生在新生代早期57~45Ma間的東昆侖山地區(qū),而中新世以來的強構造抬升主要表現(xiàn)為受斷裂活動控制的盆山格局的演變、地表的抬升和高原的擴展,總體剝蝕量一般不超過3~4km,只是局部地區(qū)由于局部構造活動性而導致異常高的剝露.因此,青藏高原東北緣地區(qū)的新生代構造抬升較好地體現(xiàn)了巖石抬升、地表抬升與剝露之間的動平衡.鐘大賚和丁林曾系統(tǒng)總結了來自東喜馬拉雅構造結的裂變徑跡年齡數(shù)據(jù),并與整個青藏高原及周緣構造熱事件相聯(lián)系,將青藏高原劃分出45~38,25~17,13~8和3Ma至今4個強構造隆升期.近年來,川滇西部地區(qū)不斷積累的新的熱年代學資料進一步刻畫了青藏高原東緣藏東-川滇西部地區(qū)構造抬升的細節(jié).來慶洲等對青藏高原東緣沿甘孜-理塘斷裂帶和龍門山斷裂帶上花崗巖進行了系列磷灰石裂變徑跡年齡測試,通過熱歷史模擬揭示20~16和5Ma以來兩期快速剝蝕冷卻.Clark等通過對藏東大渡河、安寧河和雅礱江深切峽谷中的花崗巖進行磷灰石U-Th/He和裂變徑跡年齡測試,得出藏東地區(qū)在中新世大約13~9Ma發(fā)生快速隆升.13~9Ma的快速抬升剝露的裂變徑跡年代學記錄也出現(xiàn)在川西龍門山、貢嘎山、藏東察隅德姆拉巖體和滇西高黎貢山等地,反映13~9Ma快速抬升剝露事件具有廣泛的影響.5Ma以來裂變徑跡年齡則更為廣泛,除了上述地區(qū)外,在滇西北獨龍江和滇西紅河斷裂帶附近均有廣泛分布.圖2(f)是將藏東(除雅江大拐彎地區(qū))和川滇地區(qū)西部有關磷灰石裂變徑跡年齡資料匯集的結構分布,收集的108個新生代磷灰石裂變徑跡年齡主要顯示出26~21,17~15,13~10和7Ma以來幾個峰值區(qū)間.除了古新世-始新世階段表現(xiàn)不明顯外,晚新生代以來幾個階段總體上與上述有關隆升剝露階段性劃分協(xié)調,但是出現(xiàn)17~15Ma的明顯峰值,這一峰值數(shù)據(jù)主要來自來慶洲等對理塘和雀兒山花崗巖以及施小斌等對滇西臨滄花崗巖的測試結果.這一年齡峰值區(qū)間的磷灰石樣品的平均裂變徑跡長度較短,介于9.3~10.8μm之間,熱模擬反演反映的快速抬升剝露期并非17~15Ma,而是較早的20~16Ma.綜上所述,青藏高原東緣新生代以來具有45~38,25~17,13~8和大約5Ma以來多個強構造抬升剝露期,影響最廣且最明顯的兩次強隆升冷卻事件為13~8和5Ma左右以來.不同強構造抬升剝露期有明顯的強構造變形響應.在東喜馬拉雅構造結地區(qū),張進江等的Ar-Ar年代學研究揭示存在四期主要構造變形,分別為60,23,13和7Ma以來,其中前三期構造變形表現(xiàn)為不同層次的逆沖楔入,而7Ma以來的構造變形形式以伸展正斷層跨塌為特點.滇西地區(qū)熱年代學資料同樣揭示與東喜馬拉雅構造結類似的構造變形期,代表性的哀牢山-紅河構造帶的Ar-Ar年代學揭示存在四期明顯的走滑運動,分別為58~56,24~22,13~12和5.5~4.7Ma以來,其中前三期以左旋走滑為特點,5.5~4.7Ma以來反轉為右行正斷層活動.其他具有類似活動歷史的斷裂還有高黎貢、瀾滄江和怒江斷裂等.青藏高原東緣的川西地區(qū),新生代構造變形以龍門山斷裂、鮮水河斷裂和甘孜-理塘斷裂等為代表.古新世-始新世的強構造活動主要表現(xiàn)在龍門山斷裂,這是一條繼承性斷裂,擠壓活動始于晚三疊世,古新世時(40~35Ma)龍門山斷裂表現(xiàn)出由左旋走滑轉為右旋走滑;20~16Ma間是甘孜-理塘斷裂帶向東的強逆沖抬升期,并造成巖石的快速抬升剝露;青藏高原東緣表現(xiàn)最突出影響最廣的強構造變形期是13~8和5Ma以來,13~8Ma表現(xiàn)出系列左旋走滑運動及相伴的拉分盆地的形成,如鮮水河斷裂主要形成于此時;5Ma以來的青藏高原東緣地區(qū)斷裂活動普遍增強,如龍門山斷裂向東強烈逆沖及其所控制的龍門山前大邑礫巖粗碎屑堆積和鮮水河斷裂第四紀強烈左旋走滑活動等.1.5新發(fā)現(xiàn)的古新統(tǒng)-始新世地質構造藏南喜馬拉雅地區(qū)擁有世界最高海拔和最大地貌反差,成為研究構造隆升和地表過程的理想場所,為大量中外學者所矚目.有關研究積累了大量的低溫熱年代學資料.前人報道過的265個磷灰石裂變徑跡年齡數(shù)據(jù)[47~55].主要集中在17Ma以來,且越年輕的年齡值豐度越高(圖2(d)),反映藏南喜馬拉雅地區(qū)晚近時期加速的巖石剝露.更老的巖石抬升剝露記錄主要表現(xiàn)在沉積盆地的碎屑鋯石裂變徑跡年齡方面.根據(jù)熱年代學資料,可以將喜馬拉雅地區(qū)新生代劃分出55~36,25~20,17~12和3Ma以來幾次強構造抬升冷卻剝露期.55~36Ma冷卻事件主要被鋯石裂變徑跡年齡記錄下來.我們對吉隆盆地中-上新世地層6件不同層位砂巖進行了碎屑鋯石裂變徑跡年齡測試,顯示出43~36Ma的靜態(tài)峰值(staticpeaks),反映其蝕源區(qū)在43~36Ma間的快速冷卻剝露1).需要指出,古近紀時期雅江以南的喜馬拉雅山系并沒有出現(xiàn),蝕源區(qū)主要為北部的岡底斯山,因此43~36Ma間的碎屑鋯石裂變徑跡年齡峰值主要揭示的是雅魯藏布江以北的岡底斯山的快速冷卻剝露.盡管如此,北喜馬拉雅帶上的深層次巖石在這一時期顯示出快速的由深層次逆沖推覆作用所控制的巖石抬升剝露冷卻,如Schlup等對印度西北部北喜馬拉雅帶中的TsoMorari推覆體進行的熱年代學研究揭示,隨著印度板塊與歐亞板塊的碰撞,系列推覆體在55~47Ma形成并向上擠出,到45~40Ma間推覆擠出作用基本結束,推覆體根帶轉為穹狀隆起抬升剝露到約10km深處.整個過程巖石抬升速率從早期的大于5mm?a-1到晚期的2~5mm·a-1,具有快速的垂向巖石隆升.需要進一步說明的是,這一階段北喜馬拉雅構造帶和雅魯藏布江大拐彎地區(qū)構造抬升主要表現(xiàn)為受深層次逆沖堆垛控制下的巖石抬升冷卻,地表并沒有呈現(xiàn)出明顯的剝蝕區(qū).這一時期沿雅魯藏布江一線及其以南的北喜馬拉雅構造帶仍保持著海相沉積,屬新特提斯殘留海的一部分[58~61].近年對藏南古新世-始新世殘留洋的野外地質調查獲得了許多新發(fā)現(xiàn),包括較大面積的古新世-始新世半深海-深海頁巖、砂巖、含放射蟲硅質巖和玄武巖建造,如沿雅魯藏布江和北喜馬拉雅構造帶分布的古新統(tǒng)-始新統(tǒng)蹬崗組(E1-2d)、始新統(tǒng)鹽多組(E2y)和郭雅拉組(E2g)(圖1);部分地層以混雜巖形式產(chǎn)出,被命名為蹬崗混雜巖(E1-2dgm)、桑麥混雜巖(E2sm)和鹽多混雜巖(E2ym).從當前資料分析,雅魯藏布江-北喜馬拉雅構造帶古新世-始新世海相地層具有明顯的沉積相帶分異.從北向南,海水由淺海到深海再到淺海;北帶的淺海分布帶很窄,也十分局限,南帶的淺海分布帶寬,分布區(qū)域較大;南北兩帶淺海沉積夾持的中間地帶,為半深海-深海沉積.從東向西,半深海-深海沉積沿江孜-薩嘎-郭雅拉-桑麥一線分布,并且總體海水東淺西深(圖1),反映白堊紀晚期至始新世洋殼的向北俯沖與陸-陸碰撞造成了地殼的抬升和新特提斯洋沿雅魯藏布江縫合帶閉合,并且地殼抬升首先開始于東側,閉合的時間從東向西變新,海水從東向西退出.25~20Ma強構造隆升階段在磷灰石裂變徑跡年代上依然表現(xiàn)不明顯,局部地區(qū)鋯石裂變徑跡熱年代學記錄了這一時期的強構造抬升剝露,如印度西北部北喜馬拉雅帶中TsoMorari推覆體在大約20Ma左右再次發(fā)生在淺層次脆性域中的向上楔沖擠出抬升.從區(qū)域范圍來看,這一時期是喜馬拉雅造山帶地殼厚度強烈加厚時期,以喜馬拉雅主中央逆沖斷層為代表的系列逆沖推覆作用主要發(fā)生在這一時期[63~67],并控制了喜馬拉雅南部山前恒河平原的沉積體系轉換.與北部西昆侖山前類似,喜馬拉雅南部山前沉積在這一強構造隆升階段同樣表現(xiàn)出由海相向陸相的沉積轉化,并在約18.3Ma最終奠定西瓦里克前陸凹陷的形成.岡底斯巖漿巖帶大規(guī)模向南的仰沖主要也發(fā)生在漸新世晚期(30~24Ma)并持續(xù)到中新世,控制了山前沿雅魯藏布江分布的大竹卡組粗碎屑沉積.最新的年代學資料揭示喀喇昆侖斷裂發(fā)生大規(guī)模的高溫右旋剪切活動時間為27~20期間,并且伴隨淡色的同構造花崗巖的產(chǎn)生.逆沖推覆引起沿喜馬拉雅構造帶強烈的地殼加厚,導致下地殼部分熔融形成沿喜馬拉雅帶廣泛分布的淡色花崗巖,淡色花崗巖的鋯石U-Pb年齡集中分布于22~19Ma,少量延續(xù)到17~16(聶拉木-希夏邦馬地區(qū))和14~12Ma(東部KhulaHangri和MasangKang地區(qū)).經(jīng)過這一構造抬升事件,喜馬拉雅山開始取代岡底斯山,成為青藏高原的南緣屏障,其與岡底斯山脈之間形成現(xiàn)今的雅魯藏布江谷地的雛形.17~12Ma間的快速抬升冷卻主要與藏南拆離系的活動和北喜馬拉雅帶的穹窿構造有關.由于構成高喜馬拉雅結晶巖系北部邊界的藏南拆離系(STDS)與南部邊界的主中央斷層(MCT)的同時活動是目前廣為流行的韌性部分熔融的中下地殼巖石發(fā)生向南的管流(channelflow)作用的先決條件,因此,藏南拆離系的活動時間倍受關注,一般被限定為22~14Ma[72~74].然而,藏南拆離系在20Ma左右是否發(fā)生大規(guī)模的向北的滑脫值得商榷.根據(jù)大量資料的綜合,我們傾向藏南拆離系的主活動期發(fā)生于17~12Ma,并引起北喜馬拉雅帶穹窿構造的發(fā)育和高喜馬拉雅帶結晶巖系的抬升剝露.大量熱年代學研究成果揭示的快速巖石抬升剝露期與藏南拆離系在17~12Ma的主活動時期相協(xié)調.如17~13Ma間是北喜馬拉雅構造帶中系列穹窿剝露至中地殼的時期;Thiede等和Vannay等對高喜馬拉雅結晶巖系的構造熱年代學研究揭示17~15Ma間高喜馬拉雅結晶巖帶發(fā)生了快速冷卻;Godin等對尼泊爾中部的年代學研究揭示在15~12Ma高喜馬拉雅帶結晶巖系被不斷剝露至中部地殼;Hodges等揭示藏南拆離系珠穆朗瑪段16.67~16.37Ma間的去頂速率大于8.2mm·a-1;袁萬明等對藏南北喜馬拉雅構造帶浪卡子巖體的裂變徑跡年齡測試揭示其17.2~13.6Ma間巖石抬升速率達1.76mm·a-1的快速抬升;Searle等對高喜馬拉雅希夏邦馬峰南側的ShishaPangma淺色花崗巖的年代學分析揭示了其在17~14Ma間存在大約12km的巖石剝露,剝露速率達~4mm·a-1.我們最近對聶拉木-吉隆一帶的系統(tǒng)裂變徑跡年代學分析進一步揭示17~13Ma喜馬拉雅地區(qū)的快速抬升冷卻剝露,平均冷卻速率達50~55℃·Ma-1,相當于1.4~1.6mm·a-1的平均剝蝕速率(假設地溫梯度為35℃·km-1);沿藏南拆離系遭受滑脫型韌性剪切的淡色花崗巖的年齡測試結果也顯示藏南拆離系的韌性滑脫時間應該晚于19~18Ma.我們將藏南拆離系和北喜馬拉雅帶的系列穹窿構造的發(fā)育理解為25~20Ma地殼強烈加厚后的應力回撤所引起的均衡回跳作用的產(chǎn)物,其結果一方面引起深部物質的快速抬升剝露,另一方面也導致強烈的地表抬升.研究表明,藏南地區(qū)在大約12Ma左右藏南拆離系峰期活動之后已經(jīng)基本接近現(xiàn)代的高海拔.強烈的地表抬升導致區(qū)域重力的不穩(wěn)定,因此,在緊隨藏南拆離系發(fā)育的13~7Ma階段,藏南和岡底斯構造帶出現(xiàn)系列近南北向地塹系和少量平行造山帶方向的斷陷盆地的發(fā)育和擴展,如木斯塘、普蘭、吉隆、札達和羊八井-當雄等盆地.藏南岡底斯-喜馬拉雅地區(qū)這些小型但具有特殊意義的斷陷盆地特別是近南北向斷陷盆地的出現(xiàn)標志著青藏高原進入一個新的構造階段,即從近南北向的地殼收縮加厚轉為近東西向的擴展或向東蠕散.3Ma以來的強剝露體現(xiàn)在高喜馬拉雅構造帶的喜馬拉雅南坡廣泛的磷灰石和鋯石裂變徑跡年代記錄上.對吉隆-聶拉木以南的喜馬拉雅南坡的高喜馬拉雅結晶巖系的系統(tǒng)鋯石和磷灰石裂變徑跡年齡分析均顯示出年齡-高程的良好線性關系,年齡-高程關系揭示13~3Ma間緩慢的剝露速率和大約3Ma以來的明顯加速冷卻剝露1).吉隆和聶拉木剖面的高喜馬拉雅結晶巖系的鋯石和磷灰石裂變徑跡年齡差隨著向南緯度的減小而減小,反映13Ma以來喜馬拉雅南坡向南的剝蝕速率增大的趨勢.這種增大趨勢可能主要受控于兩方面因素,一是南部主邊界斷層的向南逆沖,二是向南降雨量的增大和下蝕作用的加強.構造和氣候因素共同制約著喜馬拉雅南坡的快速巖石抬升剝露和喜馬拉雅主脊異常高海拔的形成.在北喜馬拉雅構造帶,3Ma以來的構造活動性主要體現(xiàn)在系列近南北向的地塹系,而近東西向斷裂構造活動相對來說并不十分活躍.3Ma以來的強構造抬升以及地貌反差加劇的沉積體現(xiàn)是普遍出現(xiàn)的粗礫石層堆積和沉積速率明顯加快.在喜馬拉雅山南部恒河平原的西瓦里克群約3.6Ma沉積明顯變粗呈礫巖堆積,沿北喜馬拉雅帶的系列近南北向地塹盆地也都轉化為粗碎屑礫巖堆積,如吉隆盆地的貢巴礫巖等.1.6構造升降剝露岡底斯地區(qū)低溫熱年代資料近年來也有較多積累[81~86],圖2(e)展示了所收集到的岡底斯構造帶上96個磷灰石裂變徑跡年齡結構,主要集中在22~15,10~7和5Ma以來幾個峰值區(qū)間,更老的古近紀年齡零散分布.岡底斯地區(qū)古近紀時期的構造抬升剝露盡管在磷灰石裂變徑跡年齡結構上表現(xiàn)并不明顯,但不同研究者進行的有關熱年代學分析、盆地沉積充填以及斷裂構造活動性分析等揭示出存在~60~35Ma的強構造抬升剝露期.Wang等根據(jù)磷灰石裂變徑跡測年及其熱模擬揭示45~35Ma岡底斯構造帶的快速冷卻剝露.吳珍漢等的1:25萬區(qū)域地質調查新厘定的納木錯逆沖推覆構造在~44Ma存在一次強構造活動,并引起巖石抬升冷卻.Wang等在對可可西里盆地進行沉積、磁性地層、古流向分析、唐古拉地區(qū)的裂變徑跡研究以及青藏高原中北部火山巖年齡測試的基礎上,提出在約40Ma前,岡底斯-羌塘成為一體形成與現(xiàn)今海拔相當?shù)脑几咴?其北界為唐古拉逆沖推覆系統(tǒng),北側可可西里盆地的沱沱河組(以前被稱為晚白堊世風火山群)被解釋為受唐古拉逆沖推覆系統(tǒng)活動控制的前陸盆地堆積.我們贊同羌塘地區(qū)的一些部位在古新世-始新世也存在明顯的構造抬升剝露,如唐古拉山的25件磷灰石裂變徑跡年齡測試揭示了始于大約60Ma并一直延續(xù)到40Ma的快速冷卻剝露事件.但岡底斯地體與羌塘地體不能構成一個整體的構造抬升體,相比唐古拉斷裂對北側可可西里盆地的控制而言,分隔岡底斯地體與羌塘地體的班公湖-怒江斷裂及其所控制的南側岡底斯地體的構造抬升對北側盆地具有更重要的控制作用,主要依據(jù)是:1)古新世-始新世沉積在羌塘-可可西里地區(qū)具有廣泛的可對比性,唐古拉斷裂并沒有構成明顯的控相邊界斷層,其南側的牛葆組(E1-2n)(圖1)沉積表現(xiàn)為由下部的辮狀河三角洲砂礫巖沉積發(fā)展到上部的湖相砂泥巖、微晶灰?guī)r和石膏沉積;北側的陀陀河組(E1-2t)沉積下部為沖積扇-河流相礫巖、砂巖夾粉砂巖和泥巖,上部為湖相砂巖、粉砂巖,與南部的牛葆組沉積特征十分相似;2)班公湖-怒江斷裂基本構成北側新生代沉積盆地的南部邊界,圖1顯示,南部岡底斯地體主要表現(xiàn)為古近紀的火山巖分布,而新生代大規(guī)模盆地堆積主要分布于班公湖-怒江斷裂及其以北廣大地區(qū),特別是班公湖-怒江斷裂構造帶對漸新世-中新世以康托組(E3N1k)磨拉石堆積為代表的前陸盆地堆積具有十分明顯的控制作用.另外,Wang等強調岡底斯-羌塘地區(qū)在約40Ma前已經(jīng)形成與現(xiàn)今海拔相當?shù)脑几咴?然而,古新世-始新世時期,羌塘與可可西里均屬于較大型的沖泛平原區(qū),岡底斯地體的西段阿里地區(qū)的沉積記錄總體還呈現(xiàn)為近海特征,多處還出現(xiàn)海泛海相層沉積,中段仲巴縣西北麥拉山地區(qū)在一套礫巖層的上部以及念青唐古拉西段的林周等地也都曾發(fā)現(xiàn)有始新世海相灰?guī)r夾層[90~92].因此,我們認為在古新世-始新世時期,岡底斯地體盡管總體為相對較高的剝蝕區(qū),但其近海特征不支持其具備現(xiàn)代的高海拔.22~15Ma的磷灰石裂變徑跡年齡相對富集,Copeland等通過岡底斯巖基熱演化研究認為該區(qū)在26~20Ma處于快速冷卻期,其中約在20Ma冷卻速率加快.Harrison等曾揭示曲水巖體在20~18Ma間表現(xiàn)出一個快速冷卻階段,剝蝕速率大于2mm?a-1.袁萬明等對拉薩-羊八井一帶磷灰石裂變徑跡年齡-高程圖解揭示21~15Ma間存在快速冷卻剝露.這一時期正是岡底斯構造帶大規(guī)模向南仰沖并控制南側沿雅魯藏布江分布的大竹卡組粗碎屑沉積的時期,并且在地貌上也是現(xiàn)今雅魯藏布江谷地雛形形成的時期,同時,由于岡底斯地區(qū)的構造抬升以及北部邊界斷層班公湖-怒江斷裂的向北逆沖,在其北側控制著羌塘地區(qū)以康托組(E3N1k)磨拉石堆積為代表的前陸盆地的發(fā)育,康托組下部為洪沖擊相砂礫巖,上部演變?yōu)楹嗌皫r、粉砂巖和泥巖含石膏,沉積厚度南部達1400余米,向北變薄至300~400m,為受岡底斯北界斷層班公湖-怒江斷裂控制的前陸盆地沉積.10~7Ma的磷灰石裂變徑跡年齡分布表現(xiàn)為次峰.這一時間段主要表現(xiàn)為系列近南北向地塹所控制的正斷層下盤的快速抬升剝露,如控制羊八井地塹的念青唐古拉山正向韌性剪切帶形成于約8Ma,差異斷陷運動導致下盤念青唐古拉山的強烈抬升剝露.約6Ma以來的磷灰石裂變徑跡年齡較多,是岡底斯構造帶表現(xiàn)較明顯的一次強構造抬升階段.袁萬明等對岡底斯構造帶南木林地區(qū)磷灰石裂變徑跡熱史模擬揭示約6Ma以來的快速隆升剝露.快速抬升導致的強地貌反差導致沿岡底斯構造帶上盆地沉積粒度的加粗,如出現(xiàn)布隆組礫巖等.綜上所述,岡底斯構造帶新生代大體可以劃分出~60~35,22~15,10~7和約6Ma以來的4個強構造抬升階段.表1是綜合上述不同部位低溫熱年代學資料、主干斷裂新生代活動歷史以及相關的沉積充填歷史對青藏高原不同關鍵部位強構造隆升階段的時間對比框架.從表1可以明顯看出,除了藏南喜馬拉雅地區(qū)表現(xiàn)出的17~12Ma強構造抬升剝露期較特殊以外,青藏高原幾個關鍵部位的強構造隆升剝露階段具有明顯的準同時性.主要強構造隆升剝露階段總體可劃分為60~35,25~17,12~8Ma(喜馬拉雅17~12Ma)和大約5Ma以來.喜馬拉雅地區(qū)中新世17~12Ma強構造隆升剝露階段的特殊性與藏南拆離系的活動及其所控制的高喜馬拉雅結晶基底巖系的快速剝露和北喜馬拉雅系列穹窿構造的發(fā)育有關.應該指出,青藏高原新生代構造隆升剝露在這種總體的準同時性的框架下也具有明顯的空間差異性,這種空間差異性表現(xiàn)在:1)不同強構造抬升階段構造抬升的方式及抬升的主體不盡相同;2)構造抬升剝露在準同時框架下的非等時性.構造抬升的方式或抬升主體的差異指在一期強構造活動期內青藏高原不同部位的構造抬升的表現(xiàn)形式各不相同,包括控制構造抬升的構造表現(xiàn)形式的差異和抬升類型(巖石抬升和地表抬升或剝露)的差異.如古新世-始新世時期,藏南和西昆侖地區(qū)仍然為海域,其構造抬升表現(xiàn)為深層次的逆沖抬升,即表現(xiàn)為斷片式的巖石抬升,地表抬升和剝露并不顯現(xiàn);而在岡底斯和東昆侖地區(qū)則表現(xiàn)出明顯的由逆沖斷層運動控制的包含有快速剝露的快速巖石抬升.再如中新世晚期(12~8Ma)的構造抬升,由于邊界條件的差異,在西昆侖、祁連山以及東昆侖等地區(qū)的構造抬升主要受逆沖推覆所控制,阿爾金和滇西等地區(qū)的構造抬升剝露則主要為受大型走滑斷層控制,而岡底斯構造帶主要表現(xiàn)為系列近南北向地塹所控制的差異抬升剝露,如控制羊八井地塹邊界正斷層活動導致的念青唐古拉山的強烈抬升剝露.構造抬升剝露在準同時框架下的非等時性指青藏高原的構造抬升剝露并不是在全青藏高原同步,或者說不是整體的構造抬升.一個地區(qū)的強構造抬升階段也并不是指這一時期該地區(qū)均發(fā)生同步的構造抬升.越來越多的資料已經(jīng)證明,分片段的快速抬升普遍存在,上述階段性劃分已經(jīng)對此有所涉及.應該說,細致刻畫不同地區(qū)乃至整個青藏高原的分片段的快速抬升過程仍需要更多細節(jié)資料的支撐,這里以年代學資料較多的喜馬拉雅地區(qū)晚新生代抬升的空間差異再作一說明.系統(tǒng)對比喜馬拉雅山脈的磷灰石裂變徑跡年代學數(shù)據(jù),不難看出喜馬拉雅山晚新生代隆升剝露在南北方向不同構造帶之間以及沿高喜馬拉雅構造帶的東西走向上均存在明顯的空間差異性.在南北方向上,差異抬升剝露主要表現(xiàn)在北喜馬拉雅構造帶與高喜馬拉雅構造帶之間的差異.北喜馬拉雅帶的裂變徑跡年齡主要集中在8Ma以前.取磷灰石的封閉溫度110℃,地表年平均氣溫為0℃,并假設地溫梯度為35℃·km-1,那么北喜馬拉雅帶8Ma以來約3km被剝蝕,轉化為剝露速率約為0.38mm·a-1.因此,晚中新世以來北喜馬拉雅帶并沒有大規(guī)模的剝露;而藏南拆離系以南的喜馬拉雅南坡高喜馬拉雅構造帶的磷灰石裂變徑跡年齡多集中在3Ma以來,即高喜馬拉雅帶3Ma以來至少有3km被去頂,轉化為剝露速率為1.0mm·a-1以上,局部遠遠大于此數(shù)值,說明高喜馬拉雅帶在晚上新世-第四紀發(fā)生了大規(guī)模的地表巖石剝露.由此反映了上新世以來高喜馬拉雅帶剝露明顯強于北喜馬拉雅帶.在東西走向上,已有的裂變徑跡年代學數(shù)據(jù)表明地質晚近時期喜馬拉雅山脈從西北的Zanskar地區(qū)到東部的不丹地區(qū)的高喜馬拉雅構造帶東西走向上的冷卻剝露也具有明顯空間差異性.沿高喜馬拉雅構造帶從東往西,東喜馬拉雅構造結南迦巴瓦地區(qū),我們對來自南迦巴瓦峰的碎屑鋯石裂變徑跡年齡測試獲得峰值年齡為0.7~1.1Ma,揭示南迦巴瓦在不到1Ma內有大約7km的剝露,年剝蝕速率達10mm·a-1(另文發(fā)表);東喜馬拉雅的不丹中東部地區(qū)磷灰石裂變徑跡年齡介于9.0~3.0Ma,推算的剝露速率為0.55~0.85mm·a-1;東喜馬拉雅的不丹西部地區(qū)磷灰石裂變徑跡年齡為7.0~1.4Ma,剝露速率推算為1.0~1.8mm?a-1;往西到中喜馬拉雅的珠峰-希夏邦馬峰一帶的喜馬拉雅山南坡及尼泊爾地區(qū),其磷灰石裂變徑跡年齡為5.0~0.2Ma,推算的剝露速率大于2~5mm·a-1;再往西到西喜馬拉雅的印度西北部地區(qū),磷灰石裂變徑跡年齡主要為3.0~1.0Ma,其剝露速率略減小為1.0~3.0mm·a;而到喜馬拉雅西構造結的帕米爾地區(qū),裂變徑跡測年結果則又表現(xiàn)出3Ma以來的強烈冷卻剝露.據(jù)Zeitler研究,西構造結10Ma以來平均剝露速率為4.5mm·a-1,1Ma以來至少有14km的物質被剝蝕掉.由此看來,沿喜馬拉雅山的高喜馬拉雅帶,最年輕的裂變徑跡年齡和最大的剝露速率分布于東、西構造結和中喜馬拉雅珠峰-希夏邦幫馬峰三個中心.青藏高原作為世界最大最高的高原其形成和擴展過程一直是研究青藏高原的中外地質學家們關注和爭論的焦點.無論是國內還是國外學者,人們往往習慣于將一些局部片段的高海拔證據(jù)推廣到整個青藏高原.近年來的研究說明,高原的形成是隨時間演變不斷擴展的過程.Tapponnier等在對青藏高原新生代變形特別是主要斷裂變形、巖漿發(fā)育以及地震資料揭示的青藏高原殼幔結構等方面分析的基礎上,提出青藏高原以岡底斯-唐古拉為核心的向北漸新的三階段擴展模型.盡管其有關青藏高原抬升的動力模型及過程仍有待商榷,但所提出有關青藏高原擴展增長的概念已經(jīng)獲得越來越多資料的支持.Wang等根據(jù)青藏高原腹地新生代地層的磁性地層、沉積、古流向以及熱年代學分析,提出青藏高原地表抬升由早期以岡底斯-唐古拉原始高原為核心的向北向南的漸進式抬升發(fā)展到晚期的整體抬升,其以岡底斯-唐古拉為核心的向北的漸進擴展與Tapponnier等的擴展模型十分相似,但是,本文前面已討論到古新世-始新世岡底斯-唐古拉原始高原可能難以成立.這里我們在上述有關青藏高原新生代構造隆升時空格局的基礎上,從地表抬升的角度進一步對青藏高原的擴展與高原形成過程作一分析和討論.青藏高原前新生代剝蝕區(qū)主要位于阿爾金斷裂以東、羌塘以北的松潘-甘孜-巴顏喀拉廣大區(qū)域.有關研究表明,阿爾金斷裂在印支期(220~240Ma)已經(jīng)形成,出現(xiàn)高溫韌性走滑活動,東部的龍門山褶皺帶及向東的逆沖推覆在晚三疊-早白堊世形成.因此,青藏高原北和東部邊界的雛形在印支晚期-燕山早期已經(jīng)顯現(xiàn).白堊紀時期,隨著中特提斯洋沿班公湖-怒江一線縫合,岡底斯微陸塊沿班公湖-怒江一線向北俯沖,北部受塔里木-阿拉善地塊的阻擋,阿爾金斷裂的活動更趨明顯,在左旋走滑過程中,至少在120Ma(白堊紀)左右開始伴隨相對的快速隆升作用,起轉換作用的祁連山北緣逆沖斷層也開始活動,控制了早期祁連山脈雛形的形成.往南到東昆侖東部和松潘-甘孜-巴顏喀拉廣大地區(qū),白堊紀沉積普遍缺失,且廣大區(qū)域內均有早白堊世構造熱事件的記錄,顯示一次區(qū)域性的構造抬升;東部的龍門山地區(qū)受揚子板塊阻擋,發(fā)育一系列逆沖推覆構造和同時代的與陸內俯沖有關的大量白堊紀花崗巖的侵位,龍門山褶皺帶進一步隆起.因此,到早白堊世,青藏高原北部“高原”雛形在班公湖-怒江北部的廣大地區(qū)基本形成.但是,這一時期“高原”雛形地勢反差可能并不大,海拔也不高,并不具備真正意義的高原的特性,然而這一雛形“高原”為新生代準同時的構造隆升、高原抬升的區(qū)域效應和變形聚變期的準同時性的應力快速傳遞奠定了基礎.古新世-始新世,印度板塊與歐亞板塊碰撞和持續(xù)擠壓,影響著青藏高原廣大范圍內的構造抬升.東北部的隆起蝕源區(qū)主要位于松潘-甘孜-巴顏喀拉一帶,為東昆侖東段北緣逆沖斷裂、金沙江-紅河斷裂和龍門山斷層所夾持的三角形地區(qū).羌塘-可可西里-柴達木地區(qū)主體表現(xiàn)為大面積的沖泛平原-湖盆沉積區(qū).受阿爾金走滑斷裂向北東和南西方向的擴展和祁連山向南、北兩側的系列逆沖推覆影響,阿爾金-祁連山地區(qū)為另一隆起蝕源區(qū),控制了北部河西走廊盆地最老新生代陸相地層的沉積和南部柴達木盆地的發(fā)育.西部西昆侖地區(qū)此時主體仍為海域,康西瓦斷裂以南的甜水海地區(qū)可能存在線狀的隆起剝蝕區(qū).南部雅魯藏布江以南在古新世-始新世仍為海域,直至始新世末退卻,而雅魯藏布江以北的岡底斯地區(qū)作為印度板塊與歐亞板塊相互作用的前鋒仰沖板片發(fā)生強烈的地表抬升并遭受剝蝕,構造抬升受向南逆沖的岡底斯南緣逆沖斷層和北側向北逆沖的班公湖-怒江斷裂等控制,呈現(xiàn)出背沖式擠壓抬升,其中班公湖-怒江逆沖斷裂構成北側的羌塘-可可西里沖泛平原的南界.在這種構造體制控制下,岡底斯地區(qū)可能獲得一定的古海拔高度.雖然一些學者根據(jù)岡底斯構造帶上一些盆地沉積的穩(wěn)定同位素特點推斷岡底斯地區(qū)甚至包括羌塘地區(qū)在始新世時期已經(jīng)達到或接近現(xiàn)代高海拔,但從宏觀的沉積格局以及本文前面的討論看來,岡底斯地區(qū)在古新世-始新世總體還是近海的低海拔地區(qū).漸新世-中新世早期,在近南北向擠壓應力作用下,以岡底斯地區(qū)為核心發(fā)生向南和向北的逆沖,地表強烈抬升,并向南和向北擴展.到中新世早期,羌塘-可可西里地區(qū)可能也已抬升到相當高度.我們在五道梁一帶對漸新世雅西錯組和中新世五道粱組進行植硅體化石研究,揭示可可西里盆地從雅西錯組頂部的炎熱環(huán)境發(fā)展到五道粱組底部的極端寒冷環(huán)境,反映漸新世晚期-中新世早期之間(30~23Ma)的一次快速降溫事件,對應于高原的抬升和向北擴展;東昆侖山在背沖式逆沖推覆作用的控制下開始抬升,并成為分隔可可西里盆地與柴達木盆地的屏障.阿爾金地區(qū)由于阿爾金斷裂繼續(xù)向北東擴展,形成阿爾金山雛形,祁連山地區(qū)系列逆沖斷層繼續(xù)強烈活動,仍作為青藏高原北緣的隆起剝蝕區(qū).但是,到中新世早期,東昆侖以北地區(qū)的海拔并不高.東北緣的拉脊山雖然已經(jīng)出現(xiàn)雛形,但是山體海拔并不高.南部喜馬拉雅構造帶以主中央斷裂帶為代表的系列向南的逆沖推覆構造強烈活動,地殼強烈加厚,喜馬拉雅山脈開始顯現(xiàn),代表高原向南的擴展,但當時山體可能也不高,其與岡底斯之間的雅魯藏布江谷地開始形成.中新世中晚期藏南地區(qū)發(fā)生明顯的地表抬升,并于大約15Ma左右,藏南地區(qū)(包括喜馬拉雅帶和岡底斯帶)基本獲得現(xiàn)代的高海拔.較可靠的證據(jù)來自Spicer等對南木林盆地植物化石的研究,根據(jù)藏南南木林盆地發(fā)現(xiàn)的植物化石組合,認為南木林盆地區(qū)在15Ma海拔達到4600m以上,和現(xiàn)在該地區(qū)的海拔幾無區(qū)別;Currie等根據(jù)南木林盆地沉積物穩(wěn)定同位素的分析也得到一致結