趙奇、閆義等-Geology:印度-亞洲碰撞及其構造耦合時間為~51 Ma
縫合帶兩側的上地殼變形及斷層體系的同步發(fā)育是匯聚板塊間發(fā)生構造耦合最敏感、最及時的淺地表響應,對于理解大陸俯沖(“軟碰撞”)到大陸碰撞(“硬碰撞”)的轉換至關重要。就印度-亞洲碰撞而言,沉積物源分析揭示了印度板塊與亞洲板塊于ca.59 Ma初始接觸(“軟碰撞”),而印度-亞洲匯聚速率的驟降及上板片記錄的首個古近紀變形脈沖卻發(fā)生在ca.52 Ma,明顯滯后于兩板塊初始接觸時間。這是否暗示印度-亞洲碰撞存在一個由“軟碰撞”向“硬碰撞”過渡的過程?若是如此,雅魯藏布縫合線以南的主要斷層理應記錄同時期的變形脈沖以響應此刻印度與亞洲板塊間的重要構造耦合。
基于以上科學問題及思路,中國科學院廣州地球化學研究所同位素地球化學國家重點實驗室大陸邊緣構造學科組趙奇博士及閆義研究員,聯(lián)合日本高知大學Satoshi Tonai博士、美國邁阿密大學Yildirim Dilek教授及廣州海洋地質調查局朱作飛博士,通過對雅魯藏布縫合線南側的仲巴-江孜逆沖斷層進行脆性結構相分析(圖1),綜合運用斷層伊利石年齡分析法和氫同位素分析法,重構了仲巴-江孜斷層的完整演化史,發(fā)現(xiàn):
?。?)研究區(qū)仲巴-江孜斷層可劃分為3個脆性結構域(圖2),伊利石年齡分析表明各結構域中斷層泥具有共同的、相對于圍巖更為年輕的2M1多型伊利石/云母端元年齡(ca.80 Ma; 圖3a),指示仲巴-江孜斷層于ca.80 Ma開始活動或同期的構造熱事件;而各結構域的自生1M/1Md多型伊利石端元呈現(xiàn)出自南向北變年輕的趨勢(ca.51 Ma, ca.49 Ma和ca.46 Ma; 圖3a),代表后期斷層內部變形局部化(圖4b, c);
?。?)各結構域的2M1多型伊利石/云母端元的氫同位素值指示斷層初始時受變質流體影響(圖3b, c),結合其年齡數(shù)據(jù),支持ca.81 Ma新特提斯洋洋中脊俯沖模式(圖4a, d);而各結構域的1M/1Md多型伊利石端元的氫同位素值表明,仲巴-江孜斷層在后期變形局部化階段有大量的大氣水滲入(圖3b, c),指示該斷層于ca.51 Ma開始重復活動時,已經(jīng)逆沖到印度大陸邊緣之上且位于海平面以上(圖4b, e);
(3)繼印度-亞洲板塊初始接觸后(ca.59 Ma),仲巴-江孜斷層的首個脆性變形時間(ca.51 Ma)與上板片記錄的首個變形脈沖時間(ca.52 Ma)一致??紤]到同時期印度-亞洲板塊間匯聚速率的驟降(ca.16 cm/yr 至ca.8 cm/yr),認為印度與亞洲板塊于ca.51 Ma發(fā)生重要的構造耦合,可能代表了大陸碰撞(“硬碰撞”)的開始。
該研究從構造年代學的角度強調了印度-亞洲板塊匯聚于~51Ma發(fā)生了重要的構造耦合,為研究大陸碰撞的早期階段如何過渡提供了關鍵線索。研究成果近期發(fā)表于國際地學權威期刊《Geology》上。該項研究得到了國家自然科學基金青年科學基金項目(42202248)資助。
論文信息:Zhao Qi (趙奇), Yan Yi (閆義), Tonai Satoshi, Dilek Yildirim, Zhu Zuofei (朱作飛), Timing of India–Asia collision and significant coupling between them around 51 Ma: Insights from the activation history of the Zhongba–Gyangze Thrust in Southern Tibet: Geology, https://doi.org/10.1130/G51615.1.
圖1.(a)藏南地區(qū)簡要地質圖;(b)A–A'剖面圖;(c)斷層面理的下半球等面積投影;(d)藏南地區(qū)主要斷層年齡;(e-f)仲巴-江孜斷層的野外露頭和采樣位置。
圖2.(a-c)各脆性結構域的結構特征;(d-f)各結構域中斷層泥中、粗粒級的掃描電鏡結果和各結構域斷層泥不同粒級的礦物學組成餅圖;(g)各結構域斷層泥不同粒級樣品的 K-Ar年齡和 D值與粒級之間的關系圖。
圖3.(a) 伊利石年齡分析圖,注意最老的1M/1Md伊利石端元年齡與印度-亞洲匯聚速率的驟降時間一致;(b) 伊利石 D值分析圖;(c)與2M1和1M/1Md多型端元形成相關的流體 D值以及可能的流體儲庫。
圖4.(a-c)仲巴-江孜斷層演化模式圖,以及(d-e)斷層(再)活化期間流體活動概念模型?! ?

新聞動態(tài)