吉隆地区喜马拉雅造山带中新世构造演化

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吉隆地区喜马拉雅造山带发育两个重要的岩石单元——特提斯喜马拉雅沉积岩系(THS)和大喜马拉雅结晶岩系的最上部(UGHC),以及造山作用以来形成的各类挤压和伸展构造,如佩枯错片麻岩穹窿、藏南拆离系(STDS)、吉隆-康马逆冲断裂(GKT)和吉隆裂谷。识别上述岩石单元的组成,准确厘定各类构造的活动时代和时空关系,揭示主要构造的形成机制,对于探索中新世以来喜马拉雅造山带北部的构造演化具有重要的意义。  佩枯错穹窿、STDS剪切带和UGHC是吉隆地区喜马拉雅造山带的三个主要组成部分。佩枯错穹窿由三个构造层组成:(1)下构造层为中细粒斑状二云母花岗岩、糜棱岩化花岗质片麻岩、矽卡岩和钙质片岩;(2)中构造层为一套变泥质岩,主要岩性为石榴石-十字石二云母片岩和十字石-红柱石二云母片岩;(3)上构造层为THS未变质的沉积岩。STDS剪切带主要由面理化淡色花岗岩和早古生代花岗质眼球状片麻岩组成。UGHC主要发育一套黑云斜长片麻岩,其中夹杂少量复杂变形的淡色花岗岩脉。  佩枯错穹窿和UGHC内分别记录了中新世以来喜马拉雅造山带深部和浅部的构造变形。佩枯错穹窿内各构造层变形岩石的构造分析和构造年代学研究表明,穹窿内经历了3~4期的构造变形:(1)18.11 Ma之前,发生南北向挤压/向南逆冲,形成THS中相关的褶皱和下构造层中残留的不对称构造;(2)18.11~16.39 Ma,发生局部向北的伸展拆离,在中-下构造层形成透入性的面理和线理构造,以及大量指示上盘向北剪切的不对称构造;(3)15 Ma,岩浆底辟形成穹窿,同时造成穹窿四周的垮塌,形成脆性断层及相关的构造地貌;(4)15 Ma之后,沿穹窿南部GKT发生向南的逆冲。吉隆地区UGHC内复杂变形的淡色花岗岩脉构造恢复和构造年代学研究表明,18.7 Ma之后UGHC内先后发生了早期向北的伸展和后期向南的逆冲两期构造变形,这与佩枯错穹窿内记录的深部构造变形过程是一致的。佩枯错穹窿深部构造变形和UGHC内浅部构造变形分析表明,喜马拉雅造山带北部在18.7 Ma之后发生了由N-S伸展向N-S挤压的构造转换,结合喜马拉雅造山带北部相关构造及其年代学统计,我们认为喜马拉雅造山带北部在中新世发生了由N-S伸展向N-S挤压的构造转换,构造转换的最终完成时间约为13 Ma。  佩枯错穹窿花岗岩具有高的SiO2(71.52~75.51%)、K2O(3.34~4.59%)、Al2O3(13.57~15.49%)含量和高的A/CNK值(1.15~1.31);样品均富集Rb、Th、U、Pb和Nd,而亏损Ba、Nb、Sr和Zr等元素,且具有弱的Eu负异常,表明其为高钾钙碱性S型花岗岩;花岗岩高的初始87Sr/86Sr(0.736489~0.743659)和低的εNd(t)(-14.64~-14.06)与北喜马拉雅片麻岩穹窿(NHGD)中变泥质岩一致,表明其可能是在含水流体存在的条件下,NHGD中变泥质岩部分熔融的产物。花岗岩锆石U-Pb年代学表明,穹窿中花岗岩形成时代为18~17 Ma和15 Ma,暗示了两期岩浆深熔作用。  综上所述,喜马拉雅造山带北部具有多期构造变形、多期构造转换、多期岩浆深熔作用和多期变质作用的特点,暗示了多阶段造山带的过程。这样的造山作用过程可能受印度-欧亚大陆汇聚速率变化的控制,当印度-欧亚大陆汇聚速率较快时,岩石发生快速变形,变形受库伦准则控制,此时喜马拉雅北部发生造山作用,形成大量的逆冲构造、褶皱和NSTR;当印度-欧亚大陆汇聚速率变慢时,岩石发生慢速变形,变形受最大有效力矩准则控制,此时喜马拉雅北部发生松弛和垮塌,形成STDS和NSTR。但是,自印度-欧亚大陆碰撞以来,整个喜马拉雅造山带一直处于挤压状态,并未经历伸展,造山带内的逆冲增厚和伸展拆离都是在挤压体制下发生的,伸展可能是因挤压速率或岩石圈结构变化而产生的结构性调整。
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