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约60-50Ma的印度、欧亚大陆碰撞导致了随后在南边的喜马拉雅和Karakorum地区东西向、高海拔喜马拉雅山脉及在北边深入亚洲腹地的、广袤的青藏高原的形成。研究尼泊尔和中国西藏喜马拉雅山脉前陆盆地的沉积特征和构造演化具有重要意义。本研究的主要目的是确定前陆盆地沉积物质的可能来源,查清前陆盆地有机岩石的微/纳米结构,阐明盆地构造演化特征及其过程,厘定前陆盆地沉积时代,以及揭示尼泊尔-中国西藏喜马拉雅区域盆地演化的地球动力学机制和构造活动历史。 该研究通过在整个尼泊尔-中国西藏喜马拉雅中部地带,包括低喜马拉雅(Tansen盆地)、高喜马拉雅以及特提斯喜马拉雅地层,进行的大量野外调查及岩石标本采集,结合差分分析、岩相学分析、U-Pb碎屑锆石年代学分析、古地磁分析、(U-Th)/He热年代学分析、XRD分析、SEM分析、透射电镜、FTIT及LP-N2GA分析,获得了对整个研究区前陆盆地的重要研究成果。主要创新性成果如下: (1)尼泊尔-中国西藏喜马拉雅地区前陆冲断带是山脉折返、盆地的不对称沉降及前陆盆地沉积量增强的关键区域。不同的沉积相和岩浆活动反映了尼泊尔-中国西藏喜马拉雅地区的沉积演化趋势。 (2)多个前陆盆地岩相学资料及QtFL和QmFLt图解指示Tansen沉积岩为“循环造山带”和“再生石英”,表明印度克拉通和低喜马拉雅的沉积物是Amile组最可能的沉积物来源,而特提斯喜马拉雅和低喜马拉雅上段为Bhainskati组的主要物源,特提斯喜马拉雅和高喜马拉雅是Dumri组的主要物源。 (3)碎屑锆石(U-Pb)的结果表明,白垩纪至古近纪的Amile组没有发现古生代及新元古代的锆石,但以~1830Ma的锆石年龄峰为主,并且白垩纪的同沉积锆石(121至105Ma)占了很大比例(23%),它们很可能是来源于低喜马拉雅下段的弧火山沉积岩和冈底斯岩基(包括日喀则前)。Tansen群的其他组(Bhainskati和Dumri)的锆石年龄相较于高喜马拉雅,和特提斯喜马拉雅更类似些。 (4)本文对中喜马拉雅和青藏高原盆地外源沉积地层(北侧欧亚大陆和南侧印度克拉通)进行了研究,通过确定其不同源区沉积的变化,约束了印度-欧亚板块的碰撞时间。基于类似的岩石类型和沉积源区,尼泊尔喜马拉雅山的前陆盆地是可以与拉萨地块上的沉积盆进行对比的。 (5)采用红外光谱法观察了不同的煤岩结构:脂肪族,芳香族C=C,芳香族-CH,-OH和C=O;通过XRD法获得了延展度(La)、堆叠度(Lc)、间距(d002)和芳香度(fa);采用HRTEM对纳米球和纳米管进行了图像分析;SEM显示了有机物中不同类型的微裂隙和脉体以及微孔;LP-N2GA等温线描绘了前陆盆地不同煤样的孔隙形态、孔隙体积和比表面积。 (6)本研究首次对尼泊尔-中国西藏喜马拉雅前陆盆地进行了锆石(U-Th)/He年代学研究。并从位于Bhainskati Khola(尼泊尔中部喜马拉雅)的Dumri组下部100米厚剖面上的17点获得了Dumri组底部的磁性地层学数据。古地磁年龄和锆石(U-Th)/He年龄指示前陆盆地Dumri组形成于约17.5-14.0Ma。 (7)喜马拉雅造山带的构造演化是从约50Ma开始持续到现在的,而青藏高原则始于晚古生代与新生代之间。地球动力学机制和活动构造(如板块碰撞,山体抬升,盆地沉降以及壳幔作用)对喜马拉雅山脉的隆升和侵蚀率有显著的影响。并且,喜马拉雅造山带的不同前陆盆地(如Tansen盆地、Siwalik盆地和第四纪盆地)和青藏高原的不同前陆盆地(如拉萨地块、可可西里盆地、柴达木盆地、酒泉盆地)在构造和沉积演化方面都受到地球动力学机制的控制。