研究亮点

梁晓:西藏羌塘中部二叠纪-三叠纪海沟-斜坡盆地的厘定【BR,2021】
发布:科技处 2021-06-29 阅读:

海沟-斜坡盆地(trench-slope basin)位于活动大陆边缘海沟内斜坡,夹持于海沟与斜坡高地之间,不整合于增生楔(accretionary wedge/complex)之上。盆地的形成与沉积重填过程与增生楔变形密切相关。地球物理与地质调查显示现今增生楔内部俯冲期构造(逆冲断层、正断层、底劈等)不仅卷入海沟-斜坡盆地沉积,而且控制盆地内部沉降中心分布。因此,盆地呈现的幕式沉积、变形过程是反演增生楔变形及构造演化,探讨大洋俯冲带(oceanic subduction zone)动力学过程的关键窗口。

青藏高原是研究特提斯构造域地质演化和板块构造的天然实验室。E–W向展布>500 km的羌塘中央变质杂岩带(CQMB)被普遍认为是古特提斯洋俯冲形成的增生杂岩(CQAC),内部保存的二叠纪-三叠纪低温-高压变质岩和古生代蛇绿岩研究广泛,前人据此探讨了古洋盆演化时限与俯冲-增生造山过程。长期以来,羌塘中央变质杂岩带大地构造成因与构造演化存在争议,主要认识有:(1)南、北羌塘地块(SQB, NQB)之间存在原位板块碰撞带“龙木错-双湖古特提斯缝合带”(LSSZ),变质杂岩带为古特提斯洋向北俯冲产生的增生杂岩。(2)金沙江缝合带(JSSZ)增生杂岩三叠纪发生~200 km的向南俯冲后就位于羌塘地块下地壳(南北羌塘之间不存在古特提斯洋),晚三叠世-早侏罗世被拆离断层抽拉至地表形成变质杂岩带及变质核杂岩(metamorphic core complex)。(3)古特提斯洋分别向南、北羌塘地块发生双向俯冲,两个俯冲带增生杂岩拼贴构成羌塘中央变质杂岩带。

针对上述科学问题,中国地质大学(北京)地球科学与资源学院副教授梁晓,基于王根厚教授区调项目及岩石圈构造群体支持,以羌塘中央变质杂岩带二叠纪-三叠纪沉积演化过程为研究目标,在玛依岗日、长蛇山、蓝岭开展地层学、沉积学、砂岩物源、碎屑锆石年代学和构造变形分析,归纳羌塘中央变质杂岩带已有地层资料,查明了羌塘中部二叠纪-三叠纪沉积过程、原型盆地类型及大地构造背景,探讨了羌塘中央杂岩带成因及构造演化历史。经过长期调查分析,取得以下成果认识:

1羌塘中央变质杂岩带二叠纪-三叠纪沉积存在时空变化,自北向南,海水总体变深,地层时代变年轻,沉积环境由半深海递变为碳酸盐岩台地和深海。北部玛依岗日、长蛇山乐平世三叠纪沉积主要由海底扇碎屑岩、斜坡相灰岩和深海硅质岩组成。砂岩碎屑锆石最大沉积年龄(MDA)、安山岩夹层锆石U-Pb年龄与灰岩牙形石组合显示地层时代为长兴期至诺利期。南部蓝岭地区广泛分布拉丁期至诺利期台地相碳酸盐岩及安尼期-卡尼期深海放射虫硅质岩。

2、羌塘中部晚二叠乐平世三叠纪沉积原型盆地为海沟-斜坡盆地。首先,盆地地层沉积于增生杂岩之上,与低绿片岩相增生杂岩围岩相比,沉积年龄更年轻、变质相更浅、变形历史更简单。第二,盆地地层时代与陆缘弧、弧前盆地揭示的古特提斯洋俯冲时限一致。第三,盆地海相沉积组合及其时空变化与其它增生型造山带或现今海沟-斜坡盆地类似。再者,玛依岗日碎屑岩和北羌塘地块弧前盆地同时代碎屑岩锆石年龄谱一致,具有236 ~ 316 Ma400 ~ 500 Ma两个特征年龄区间。结合地层沉积相显示的海水向南变深趋势,推测盆地沉积物源主要为北羌塘地块陆缘弧或弧前盆地,形成的大地构造背景为羌塘中部古特提斯洋向北俯冲。另外,金沙江缝合带增生杂岩远距离俯冲模型(羌塘中部很可能为弧后盆地)假设杂岩普遍出现的低温高压变质作用与野外观测不符。

3. 羌塘中部海沟-斜坡盆地最新地层时代显示古特提斯洋关闭时间为诺利期。盆地同沉积剪切变形及N-S向沉积地层分带指示增生楔发育地堑-地垒式构造格局。独特的同沉积伸展变形、生物碎屑灰岩滑塌沉积、深海放射虫硅质岩及增生楔内部火山碎屑物源,对于活动大陆边缘同类型盆地研究具有一定启示。

研究首次厘定出龙木错双湖缝合带海沟-斜坡盆地,认为羌塘中央变质杂岩带成因为古特提斯洋向北俯冲于北羌塘地块之下,洋盆关闭于晚三叠世诺利期。研究结合多学科手段分析羌塘中部二叠纪-三叠纪沉积和构造演化过程,强调沉积盆地是剖析活动大陆边缘俯冲-增生造山作用的关键窗口。

1. 羌塘中央变质(增生)杂岩带(CQMB/CQAC)地质-构造简图及大地构造位置

 

2. 羌塘中部晚二叠乐平世—三叠纪海沟-斜坡盆地沉积地层时空变化

 

3. 羌塘中央变质杂岩带与海沟-斜坡盆地的大地构造背景及成因模型

上述研究成果发表在地质学国际著名刊物《Basin Research》:Liang, X.*, Wang, G. H., Gao, J. H., Jiang, H. S., et al. (2021). A late Permian–Triassic trench-slope basin in the Central Qiangtang metamorphic belt, Northern Tibet: Stratigraphy, sedimentology, syndepositional deformation and tectonic implications. Basin Research. 00, 1–28. https://doi.org/10.1111/bre.12561

全文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/bre.12561