印度_亚洲碰撞大地构造_许志琴

第85卷 第1期

2011年1月

地 质 学 报 ACT A GEOLOGICA SINICA

V ol.85 N o.1Jan. 2011

注:本文由国家自然科学基金委创新群体项目(编号40921001)和中国地质调查局项目(编号1212010818094)资助的成果。收稿日期:2010-10-20;改回日期:2010-12-02;责任编辑:郝梓国。

作者简介:许志琴,女,1941年生。研究员,中国科学院院士。构造地质专业。通讯地址:100037,北京市西城区百万庄大街26号,中国地质科学院地质研究所;Em ail:xz q@ 。

印度-亚洲碰撞大地构造

许志琴,杨经绥,李海兵,嵇少丞,张泽明,刘焰

中国地质科学院地质研究所,国土资源部大陆动力学重点实验室,北京,100037

内容提要:印度-亚洲碰撞是新生代地球上最为壮观的重大地质事件。碰撞及碰撞以来,青藏高原的广大地域发生了与碰撞前截然不同的变形,地貌、环境及其深部结构都发生了深刻地变化。根据青藏高原形成、周缘造山带崛起以及大量物质侧向逃逸的基本格局,作者从大陆动力学视角出发,将 印度-亚洲碰撞大地构造 与 前碰撞大地构造 区别开来进行研究,将印度-亚洲碰撞的大地构造单元划分为:青藏中央高原、冈底斯-喜马拉雅主俯冲/碰撞造山带、青藏高原周缘挤压转换造山带和侧向挤出地体群等,其中青藏中央高原即青藏腹地, 冈底斯-喜马拉雅主俯冲/碰撞造山带 包括冈底斯 安第斯山型 俯冲造山带和 喜马拉雅山型 主碰撞造山带,青藏高原周缘挤压转换造山带包括北缘 西昆仑-阿尔金-祁连 挤压转换造山带、东缘 龙门山-锦屏山 挤压转换造山带、东南缘 中缅 伊洛瓦底挤压转换造山带和西南缘 印-巴-阿 阿莱曼挤压转换造山带,侧向挤出地体群包括青藏高原东构造结东南部以大型走滑断裂:鲜水河-小江、哀牢山-红河、澜沧江、嘉黎-高黎贡、那邦和三盖断裂为边界的南松甘、兰坪、保山、腾冲等挤出地体群;以及青藏高原西构造结两侧的 甜水海 、 兴都库什 、 喀布尔 和 阿富汗 侧向挤出地体群。本文探讨了上述各构造单元形成的主要制约因素,例如:楔形印度小板块与亚洲大板块的碰撞以及印度大陆东西拐角的构造作用,主碰撞和斜向碰撞的影响,大型走滑与侧向挤出地体的形成关系,挤压与走滑并重的挤压转换机制对整个青藏高原和周缘造山带形成的制约,碰撞大地构造单元的特性以及与前碰撞大地构造的区别和叠置或改造的关系等等。最后,本文还基于青藏高原地幔结构探讨印度-亚洲碰撞大地构造学及青藏高原大陆动力学的意义。

关键词:印度-亚洲碰撞;大地构造;主碰撞;斜向碰撞

青藏高原是一个正在快速隆起的大陆地块,其

周缘为高峻陡峭、剧烈起伏的山链,构成了一堵与外界刚性地块(东北面的阿拉善地块、北面的塔里木地块、东面的扬子地块及南面的印度地块)隔绝的屏障,高原内部呈现一望无垠的、广阔平坦的高原地貌。

追溯青藏高原的前身,新元古代以来由 多陆块、多岛弧 组成的基本格架和(始、古)特提斯洋盆开启和消亡的聚散历史,显示了 多洋(海)盆、多俯冲、多碰撞和多造山 长期的动力学作用过程,最后构筑了由 阿尔金-祁连-昆仑始特提斯造山系 和 松甘-羌塘-拉萨古特提斯造山系 组成的印度-亚洲前碰撞 巨型复合碰撞造山拼贴体(许志琴等,2007)。因此,青藏高原的形成是地质历史过程中微板块或地体连续碰撞和拼合的结果,新特提斯洋盆的开启、消减和闭合,导致大约50~60M a 前的最后一次印度-亚洲碰撞(T appo nnier et al.,1986,

M olnar,1988)。因此,在新元古代以来长期活动、

多期造山及新生代最后隆升的基础上形成的青藏高原称为 造山的高原 (Oro genic Plateau)(Dew ay,2005;许志琴等,2007)。

前人的研究表明,印度-亚洲大陆碰撞之后,板块之间汇聚收敛并未终止,印度板块仍以44~50m m/a 的速率往北推进,俯冲到亚洲大陆之下。现在所见的印度板块要比陆-陆碰撞之前古印度板块的规模小得多。在大印度板块变成小印度板块的过程中,约有1500km 的南北向缩短量由地壳增厚的过程来吸收,使青藏高原成为2倍于正常地壳厚度的巨厚陆壳体(平均厚度70km ),并形成了印度与西伯利亚板块之间南北2000km 、东西3000km 巨大范围的新生代陆内变形域(M olnar and T apponnier,1975;Gansser,1964;Pow ell et al.,1973),导致了现今青藏高原南缘喜马拉雅山脉的南北向缩短率为18mm/a,北缘祁连山脉的缩短率为

地 质 学 报2011年

16mm/a,高原腹地的东西向伸展速率为10mm/a (Avouac et al.,1993),大量物质向北东、东及南东方向逃逸(Tapponnier et al.,1976),形成青藏高原奇特的形貌。因此,对于青藏高原的大地构造格架,只对照 印度尼西亚弧-沟-盆体系 或者只用 特提斯体系中地体(地块)的不断碰撞造山 来概括分析是不够的。事实上,印度-亚洲碰撞导致了 青藏高原隆升、青藏高原周缘造山带的再崛起以及大量物质的挤出流动 ,这是新生代以来地球上最壮观的地质事件,它不仅造就了青藏高原广大地域的变形、导致地貌、环境及其深部结构发生与碰撞前完全不同的巨大变化,而且展示了全新的碰撞大地构造格局,并叠置与改造了碰撞前的构造格局。因此,研究印度-亚洲碰撞的大地构造及单元,并与碰撞前的大地构造及单元进行详细地对比区分,才能真正揭示青藏高原的形成与演化。图1显示了印度-亚洲碰撞近程和远程效应的卡通(法国构造地质学家马托耶遗作):碰撞导致喜马拉雅和青藏高原的隆升、西

昆仑和天山的崛起并叠覆在塔里木地块之上。

图1 印度-亚洲碰撞卡通图(构造地质学家M .M attauer 遗作)

Fig.1 Carto on for India -A sia collision (since 60~50M a)(by Po sthumous of M.M attauer)

本文将印度-亚洲碰撞的构造格局划分为青藏中央高原、喜马拉雅主碰撞带、青藏高原周缘挤压转换造山带和侧向挤出地体等构造单元(图2),并以活动论和大陆动力学为指导,特别强调印度楔形小板块与亚洲大板块的碰撞及构造拐角的作用,着重

探讨主碰撞和斜向碰撞、大型走滑与侧向挤出,以及挤压与走滑并重的挤压转换机制对整个青藏高原和周缘造山带形成的制约,从各碰撞构造单元的特征出发探讨印度-亚洲碰撞大地构造格局的形成及其演化规律。

1 冈底斯-喜马拉雅主俯冲-碰撞造山

带

新特提斯洋盆的开启、消减和闭合为印度-亚洲碰撞奠定了基础,雅鲁藏布江缝合带就是该碰撞事件的地质标志。雅鲁藏布江缝合带的主体呈E -W 向弧形展布,向东和向西分别在东、西构造结拐弯,呈近N -S 向延伸。东支经墨脱抵达缅甸伊洛瓦底江-密支那以南地区,延伸2000km 入孟加拉海;西支沿阿富汗的恰曼断裂分布,延伸1000km 入阿拉伯海。

雅鲁藏布江新特提斯洋盆的向北俯冲,产生了活动边缘的冈底斯火山岩浆岛弧带,构筑了拉萨地体南缘的增生地体并形成安第斯型岛弧山链。稍后,该岩浆岛弧带及其弧后地区遭受了碰撞的近程效应。在印度大陆被动陆缘一侧,形成近东西向朝南突出的弧形主碰撞带 喜马拉雅弧形造山带。位于雅鲁藏布江新特提斯洋盆俯冲的主动和被动陆缘各一侧的冈底斯带与喜马拉雅带,在变质基底、物

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