主页 > 案例大全 > 论文技巧案例-西藏洛扎-拉康一带断层构造特征及演化浅析

论文技巧案例-西藏洛扎-拉康一带断层构造特征及演化浅析

2021-04-19 10:30:35

  喜马拉雅北部地块在印度板块俯冲欧亚大陆产生持续挤压力的作用下,发生了碰撞挤压和广泛地拆离作用,形成现今的复杂地质构造特征区域。藏南洛扎-拉康一带属于喜马拉雅北部地块,但总体研究程度比较低。本文运用野外地质调查结合前人研究成果的方法,以构造地质学、岩石学和板块构造学为理论基础,结合区域构造发育情况,建立研究区的构造格架。通过对构造变形变质作用程度、变形特征、运动学特征和几何学特征的整体分析,以雅魯藏布江洋从收缩、消亡、碰撞造山直至高原隆升的演化过程为背景,结合研究区内构造活动时代,对研究区演化阶段进行划分。

  受印欧大陆的俯冲碰撞的影响,使喜马拉雅北部地块发育一系列与造山带走向平行的褶皱构造和断裂构造,主要褶皱和大型断层呈近东西向展布,次级褶皱和断裂走向大多为北西-南东向。在持续挤压力的作用下,研究区内构造变形更加强烈,藏南拆离系开始发育,并孕育一些列高角度正断层。在拆离作用的影响下,部分逆冲性质断层转变为正断层,逐步使研究区的构造变形程度形成由南至北步步加深的特点。结合前人研究资料和成果,以本次野外调查结果和室内分析为基础,将研究区构造演化历史初步划分为3个阶段,即碰撞造山阶段、挤出拆离阶段以及高原隆升裂谷阶段。

  1.1选题依据及意义

  喜马拉雅造山带是当今地学界关注的焦点和热点,是由印度板块与欧亚大陆碰撞-汇聚形成的经典造山系统,因为其规模较大且时代较新,所以成为了地学界学者研究的理想造山带。本文研究区位于藏南地区-洛扎到拉康一带属于喜马拉雅地块北部,正是研究喜马拉雅造山带形成和发展的前沿地区,通过对该地区的构造特征和演化的研究,对造山带的形成以及北喜马拉雅的伸展构造研究具有重要的意义,同时也是地学界关注的热点问题之一。然而,许多学者通过地质学、地球化学、地球物理等不同方向进行研究,对该地区的认知仍存在很多分歧和争议。本文通过野外地质调查和总结归纳前人对该地区研究的结果,以构造地质学、岩石学和大陆动力学为基础理论指导,探讨该地区断裂的构造变形特征和演化,进而为该地区进一步研究提供参考资料和直接证据。

  研究区位于西藏自治区山南市洛扎县境内(图1-1),属于青藏高原南部南北大陆之阿尔卑斯—喜马拉雅巨型山系的东段,是著名特提斯构造域的重要组成部分。大地构造分区为喜马拉雅地块的北部,进一步可分为拉岗轨日被动陆缘盆地、北喜马拉雅碳酸盐台地、以及高喜马拉雅基底杂岩带三个三级构造单元(潘桂棠、王立全等,2013)。经历了冈瓦纳古陆北缘自泛非运动以来长期的沉积-构造演变,特别是受三叠纪以来雅鲁藏布江洋盆的扩张、消减、闭合,以及喜马拉雅陆块与冈底斯地块的强烈碰撞造山和大规模的伸展拆离作用,造成了区内沉积作用类型复杂,岩浆活动、变质作用强烈,构造层次、构造样式、构造组合复杂多样。

  此次论文依托项目为“拉康地区构造稳定性评价专题研究项目”,专题重点研究区内断裂分布情况及其活动性、断裂构造特征。在项目进行期间,本人跟随导师进行野外地质调查,通过对研究区的野外地质踏勘,收集了大量的野外相关资料,结合前人研究成果,初步的认识了研究区的构造样式组合。通过野外采集的大量构造特征照片和可供分析的样品,为本次论文的编写提供了基础资料和数据有力的保障。

  1.2研究现状

  青藏高原作为世界屋脊,对于地学界而言是一块蕴含了丰富知识的瑰宝,是当今固体地球科学研究的热点。迄今为止,国内外学者对青藏高原的研究已有200多年的历史,揭示了其复杂的结构和地质历史。而对于喜马拉雅造山带而言,在过往的100多年,学者们也做过很长一段时间的研究。但我国学者在20世纪70年代开始,才开始对该地区的基础地质进行详细的调查研究。在过往的的五十多年来,对整个青藏高原的基础地质调查工作基本完成,其中1:100万区域地质调查已全部完成,1:20万或者1:25万区域地质调查基本完成,对部分重点区域完成了1:5万区域地质调查工作。

  长期以来,不同学者通过各自研究领域对青藏高原的形成和演化进行探讨。常承法等(1973)提出雅鲁藏布江缝合带仅仅是把青藏高原分成为几个陆块的几条缝合带中的一条,青藏高原是几次碰撞的产物,与印度的碰撞是最后的、最重要的一次碰撞。Hsu(1978)、Sengor(1979,1981,1985)等提出,约在二叠纪-三叠纪开始,自冈瓦纳大陆北缘分裂出一条狭窄的基墨利大陆,其向北漂移并做逆时针扭动,于晚三叠世-早白垩世先后与劳亚大陆拼合。王鸿祯(1983)提出北喜马拉雅为华力西期褶皱带。郭铁鹰、梁定益等(1979,1984)提出北喜马拉雅-冈底斯“变质核杂岩带”中存在喜马拉雅期北东向构造。Molnar&Tapponnier(1975,1978)、Burg&Chen(1984)、Burchifiel等(1992)等强调伸展构造变形在青藏高原构造演化中的作用,并对伸展机制进行了研究。

  王乃文、刘桂芳在1980-1982年对藏南三叠纪—白垩纪地层做了较详细剖面工作。此后,在1983-1989年间,西藏区调队、刘桂芳和徐钰林等地质学者对藏南地区的地层进行了进一步的研究,对研究区的地层进行了更深层次的认识,并且在此期间,西藏区调队完成的拉萨幅1:100万区域地质调查。而后西藏自治区地质矿产局(1993)以西藏区调队完成的拉萨幅1:100万区域地质调查结果为基础,结合此前各界学者的研究成果,通过进一步归纳与总结,编写了《西藏自治区区域地质志》,系统且全面的总结了区域的地层、岩石和构造。

  陈智梁、Burchfiel(1996),两者合作在洛扎—拉康一线进行了详细研究的工作,经过研究发现在中新世—早上新世有南北向的引张伸展,并且伸展是与喜马拉雅地壳的缩短增厚是同时发生的,他们认为这种现象可以用重力塌陷的模式来解释。

  20世纪90年代末至今,中国地调局投入大量人力物力,对青藏高原及周边进行全面的1:25万区域地质调查和重点地区的1:5万地质调查,对区域构造有了更深刻的认识。中国地质调查局启动青藏高原地质调查成果集成与综合研究项目,于2004、2013年编绘出版了《青藏高原及邻区1:150万地质图、青藏高原及邻区1:150大地构造图及说明书》,依据最新数据对大地构造都进行了更详细和系统划分。该资料为目前青藏高原大地构造领域的最新研究成果,在国际国内得到了认可与应用。该成果班公—怒江结合带作为冈瓦纳古陆与劳亚古陆的分界线及厘定出了(北)澜沧江结合带。本文依据上述成果并结合实际野外调查资料对区域大地构造单元进行划分和综合研究。

  随着研究的进一步深入,通过众多学者不同专题的研究论证,关于印度板块与亚洲大陆碰撞时限问题有了更清晰的认识。在过往的研究历史中,Dewey et al(1989);Le et al(1992);Rowley et al(1996)认为碰撞时间开始于50~45Ma。在新的研究阶段中,Beck et al(1995);Searle et al(1999);Barley et al(2003);Ding et al(2005)通过进一步研究认为碰撞时间开始于65~55Ma;而莫宣学、潘桂棠等在2006年的研究认为碰撞起始于70~65Ma间。但至今为止,大陆碰撞的时限问题仍然没有准确的结果,各领域的学者间仍存在较大的分歧,主要集中在65 M a,5 5 M a,3 5 M a,但是主流意见为5 5 M a。

  张进江(2007)认为在造山作用形成南喜马拉雅逆冲构造的同时,北喜马拉雅及藏南地区经历了广泛的伸展作用,所形成的伸展构造包括:(1)北喜马拉雅地区,开始于24Ma左右的藏南拆离系(STDS);(2)北喜马拉雅及藏南地区,开始于14Ma左右的南北向裂谷;(3)北喜马拉雅穹隆带,形成时间大致与南北向裂谷相同;(4)广布于青藏高原、开始于中新世末期、随机分布的高角度正断层。上述不同阶段的伸展构造形成于不同机制,其中,北喜马拉雅穹隆是一种特殊的伸展构造,并可能形成于多种机制。Williams等(2001)将藏南地区一些近南北向岩脉的形成与近南北向拆离系的发育相联系,并根据它们的发育时代推断,藏南拆离系出现于8~18 Ma。Garzione等(2000)通过分析Thakkhola拆离系中的沉积物的氧同位素,认为裂谷系形成于10~11 Ma左右,而其基底大约形成于8 Ma,当时的古高度与现今相近。丁林等(2006)通过对藏南拆离系附近的中新世高镁超钾质火山岩研究,认为高原内部正断层的强烈活动时间为13~23 Ma,高原拆离系形成于俯冲的印度地壳的断离所造成的高原岩石圈的伸展破裂。杨雄英、张进江等(2009)通过对藏南拆离系(STDS)同构造花岗岩进行U-Pb测年的研究,认为藏南拆离系的活动时代主要在26Ma左右。王晓先、张进江、杨雄英等(2015,2017)通过对吉隆地区淡色花岗岩的研究认为,藏南拆离系的强烈活动时间为26~13Ma,而大喜马拉雅淡色花岗岩的结晶时间为28~20Ma,两者十分接近。

  通过前人对喜马拉雅造山带的研究,确定造山带在新生代形成以来经历了多次的构造转换,但对于所形成的的构造特征,构造所形成的时间及其组合特征等问题仍具有很大争议,未达到统一。其中1:25万洛扎县幅区域地质调查范围包含本次研究范围,区调成果中包含的本次研究范围中的构造特征需要经一步验证。本文通过对洛扎-拉康一带的断裂进一步的研究,探讨断裂的构造特征及构造演化,并结合区域内前人研究成果,期望对北喜马拉雅的研究提供参考。

  1.3研究内容、方法和思路

  1.3.1研究内容

  (1)区域地质背景研究

  收集分析与研究区相关的前人研究资料,开展区域构造特征与地层特征研究。主要研究区域构造位置,区域构造单元划分,区域内地层时代、岩性特征,岩浆活动及变质作用等情况。

  (2)构造变形特征研究

  通过野外主干和辅助路线调查、构造剖面的测制、关键地质点的调查,辅以部分样品的分析测试结果,建立研究区整体构造格架,分析断裂空间展布特征、应力作用方向、局部应力序列和断层活动年代学特征,并对其构造运动学特征进行总结分析。

  (3)构造变形序列及演化浅析

  依据区域地质构造背景、地层沉积、岩浆活动和变质作用、以及地质构造的类型、样式和组合规律等,采用全面系统的构造解析方法,以喜马拉雅造山带的发展演化过程为主线,对研究区的构造演化进行。

  为了上述研究内容的顺利实现,还应收集大量研究区内外相关文献,并通过文献阅读进一步加深对野外工作资料的研究。对野外的实测构造剖面及野外照片进行进一步整理。

  1.3.2研究方法

  本次论文以大地构造学、构造地质学等理论性指导,结合沉积岩石学、地层学等学科综合研究的方法,通过野外实测构造剖面、路线地质调查及样品分析数据等手段,对研究区内构造发育特征进行全面的分析研究,从而探索该区构造的演化过程。技术路线如图1-2所示:

  野外工作:

  2018年3月开始,本人跟随导师在洛扎县到拉康镇一带进行野外地质调查。通过对研究区的构造发育的全面调查,对各个构造的露头进行详细记录,并对重点断裂进行样品采集,以供室内试验分析所用。

  室内工作:

  (1)资料收集整理:收集了洛扎到拉康一带地质基础资料,如1:25万洛扎区调报告和1:5万拉康区调报告。以此为基础,结合前人对喜马拉雅北部地块构造、藏南拆离系等方面的相关文献,建立区域的初步认识格架。

  (2)野外资料整理:对野外资料进行梳理,绘制研究区的构造纲要图、构造剖面图以及构造素描图,为本次论文编写提供有力的理论支撑。

  (3)样品分析:本次样品分析主要运用了显微组构分析、电子自旋共振(ESR)测年和光释光(OSL)测年等方法。通过样品分析,结合野外观察对主要断裂的活动时代进行判定,为构造演化的分析提供数据支撑。

  1.3.3完成工作量

  本人于2018-2019跟随导师导师与拉康水电项目组进入藏南地区进行野外地质工作,通过一年的通过野外踏勘、地层剖面实测、构造剖面测制、主干路线地质调查,以及室内资料整理。在导师和项目组成员的指导和帮助下,现已完成工作量见表1-1。

  第2章大地构造位置及区域地质概况

  2.1大地构造位置

  研究区位于阿尔卑斯—喜马拉雅巨型山系的东段,是著名特提斯构造域的重要组成部分。根据《青藏高原及邻区1:150万大地构造图及说明书》方案(潘桂棠、王立全等2013),区域上,一级构造单元由南至北依次为印度陆块区(Ⅸ)、冈底斯—喜马拉雅造山系(Ⅶ)、班公湖-怒江-昌宁-孟连对接带(Ⅵ)、羌塘-三江造山系(Ⅴ)。研究区所在位置属于冈底斯—喜马拉雅造山系(Ⅶ)中的喜马拉雅地块(Ⅶ4),涉及喜马拉雅地块(Ⅶ4)内的拉轨岗日被动陆缘盆地(Ⅶ4-1)构造单元、北喜马拉雅碳酸盐台地(Ⅶ4-2)构造单元以及高喜马拉雅基底杂岩带(Ⅶ4-3)三个二级构造单元(图2-1)。

  图2-1大地构造单元划分图(据潘桂棠、王立全等,2013)

  喜马拉雅地块(Ⅶ4)包含了拉轨岗日被动陆缘盆地(Ⅶ4-1)、北喜马拉雅碳酸盐台地(Ⅶ4-2)、高喜马拉雅基底杂岩带(Ⅶ4-3)、低喜马拉雅被动陆缘盆地(Ⅶ4-4)四个三级构造单元(表2-1)。被两个断裂带所夹持,地块以南为主边界断裂(MBT),地块以北为印度河-雅鲁藏布江结合带南界断裂,断裂带之间间距有所变化,平均约300km。区内地层特点为出露大面积的前寒武系变质岩和从奥陶纪至新近纪连续发育的海相地层,并且显生宙沉积地层总厚度达1.25km。该区块在强烈的碰撞造山作用下,发育形成了当今世界上最高的山脉,山脉整体表现为略向南凸出的弧形山系,并且走向与构造线方向基本一致。

  (1)拉轨岗日被动陆缘盆地(Ⅶ4-1)

  拉轨岗日被动陆缘盆地(Pt2-3Pz-E)夹持于东西向展布的雅鲁藏布江结合带与北喜马拉雅碳酸盐台地之间的带状区域,藏南拆离系在东、西两端截断该构造单元。在空间上,该带南北向分别以定日-岗巴-洛扎-错那断裂(THS)和札打-邛多江-玉门深大断裂为边界;南部叠置在北喜马拉雅碳酸盐台之上,北部背驮雅鲁藏布江结合带,又称为特提斯喜马拉雅北带或拉轨岗日构造带。该构造单元内发育众多EW向的逆冲-褶皱,在以拉轨岗日变质核杂岩带的穹隆核部和周围,出露前寒武系和古生界地层,中生代地层大面积分布并以被动大陆边缘沉积为特征。拉轨岗日被动陆缘盆地基底为中-新元古界拉轨岗日岩群(Pt2-3L),,主要为一套绿片岩相-角闪岩相变质岩系,以出现十字石、蓝晶石变质矿物为特征,获得正片麻岩年龄为1812±7Ma,康马穹隆花岗质片麻岩的原岩形成时间为869-835Ma,并经历了泛非造山事件的影响(许志琴等,2005)。该带沿普兰-定日-康马一线分布一系列由深成岩和变质岩组成的穹隆体,构成近东西向展布的伸展穹隆体带,被称为北喜马拉雅穹隆带(Burg et al.1984;Hodges,2000)。穹隆主体由两类不同的花岗岩组成:一类是具有片麻状的古生代斑状花岗岩,另一类是新生代二云母花岗岩或浅色花岗岩(Debon et al,1984;邓晋福等,1996),岩体周围是糜棱岩化的片麻岩及其之上的浅变质古生界-中生界沉积岩系。早期花岗岩类侵入体主要为片麻状二长花岗岩、片麻状二云母二长花岗岩和片麻状黑云母二长花岗岩,岩体经历了强烈韧性剪切变形,代表造山作用的构造-岩浆事件。新生代侵入岩主要是二云母花岗岩、二长花岗岩、二云二长花岗岩、黑云母二长花岗岩以及含电气石花岗岩等岩石类型,反映了印度-亚洲大陆碰撞作用的构造-岩浆热事件。

  (2)北喜马拉雅碳酸盐台地(Ⅶ4-2)

  北喜马拉雅碳酸盐碳酸盐台地(Pz-E),又称为特提斯喜马拉雅南带。该构造单元南北界线为喜马拉雅主拆离断裂(STDS)和吉隆-定日-岗巴-洛扎断裂(THS)。该构造单元卷入变形的最新地层为始新统,在构造方面发育一系列的北西西向断层和近东西-北西西向褶皱,断层整体向北倾斜,褶皱与构造线平行且分布在断层间。北喜马拉雅碳酸盐台地的南部边界断裂是沿喜马拉雅北坡绵延展布的世界上规模最大的正断层体系-藏南拆离系(STDS)(Burg et al,1984;Burchfiel et al.,1992)。对于藏南拆离系(STDS)的研究已有众多成果,经过众多学者的深入研究和探讨,最终认为该正断体系是上盘相对于下盘做向北的下滑运动,并且均认同该断层的活动时代为24-12Ma(Hodges,2000;尹安,2001;Searle et al.,2003;Zhang et al.,2007)。

  (3)高喜马拉雅基底杂岩带(Ⅶ4-3)

  高喜马拉雅基底杂岩带(Pt2-3)又称大喜马拉雅或中央结晶带,大面积出露前寒武纪结晶岩系和浅变质岩是该构造单元的特征。该构造单元南北界线为藏南拆离系(STDS)与主中央断层(MCT)。在西段有较大面积的古生界和少量的中-新生界分布,并分别超覆在前寒武纪变质岩之上。该带最老变质岩是喜马拉雅山脉以南、印度东北部比哈尔-奥利萨一带出露的太古宇下部片麻岩,以及在印度西北部阿拉瓦利山一带3Ga的下部深变质基底岩群(称作老变质岩群);古元古界在尼泊尔境内有2.51Ga片麻岩出露,称作Rampur片麻岩群;中新元古界在我国西藏南部称作聂拉木岩群(Pt2-3),主要为一套角闪岩相(局部麻粒岩相“包体”)变质岩系,以出现蓝晶石、石榴子石、十字石和中长石等中压相系特征变质矿物为重要标志。近年来的区域地质调查相继发现基性麻粒岩和与之伴生的深成相和超浅成相超镁铁岩,从东向西至西构成了一条断续分布有高压麻粒岩和榴辉岩的高压变质相带。高喜马拉雅基底杂岩带在研究区主要体现为泛非期的花岗片麻岩、新近系的淡色花岗岩。新近系淡色花岗岩发育,岩体呈近东西向主体沿STDS及南侧附近一带分布,主要岩石类型有二云母二长花岗岩、白云母二长花岗岩,以发育白云母-二云母花岗岩为特征,年龄值介于17.39-11.50Ma之间,被认为是主中央推覆断裂(MCT)剪切生热引起地壳的部分熔融(England et al.,1992),或是藏南拆离系(STDS)伸展减压引起的部分熔融(Harrison et al.,1995a;Guillot et al.,1995)。

  (4)低喜马拉雅被动陆缘盆地(Ⅶ4-4)

  低喜马拉雅被动陆缘盆地(Pt2-3Pz-E)以喜马拉雅主中央断裂(MCT、F5)为北界,南侧以主边界断裂带(MBT、F6)与印度地盾前缘的西瓦里克后造山前陆盆地为邻。主中央断裂(MCT)为位于高喜马拉雅基底杂岩带与低喜马拉雅褶冲带(低喜马拉雅被动陆缘盆地)之间的一条宽约数百米的韧性剪切带,该剪切带为北倾的逆冲断裂。该带主要由一系列向南逆冲的冲断层及推覆体组成,中-新元古代高喜马拉雅变质结晶岩系顺主中央断裂带(MCT)向南仰冲到低喜马拉雅褶冲带的新元古代浅变质岩系和古生代地层之上,新元古代浅变质岩系又逆冲推覆在古生代地层之上,使其低喜马拉雅褶冲带往往会出现变质程度倒叠(置)的层序,即变质程度低的层位位于层序的下部,变质程度高的岩层位于层序的上部。低喜马拉雅褶冲带的推覆构造与主中央断裂带(MCT)同步形成,主要发生于中新世,带内不同大小、规模的推覆体依次由北向南推覆,空间上呈叠瓦状构造,伴随推覆构造作用常常形成一系列的倒转褶皱、飞来峰、构造窗等地质特征。

  2.2区域地质背景

  研究区主要出露地层有新元古界、晚古生界、中生界(三叠系、侏罗系、白垩系)等,主要地层为聂拉木岩群(Pt2-3N)、肉切村群(Pt3?R)、洛扎岩组(Pz2)、涅如组(T3n)、、日当组(J1r)及第四系(Q),其中第四系(Q)在研究区各地均有出露。

  本文参照《青藏高原及邻区地质图及说明说(1:1500000)》(2013)进行研究区地层划分,该方案是根据特定构造部位地层发育特征的一致性,以青藏高原的基本地质构造特征为背景,结合地质时期主要沉积-火山-(构造)变质事件的性质、特点、序列、时代及空间分布特征,拟定地层分区的三级划分方案。该方案将青藏高原划分为:两个地层一级大区,分别为冈底斯-喜马拉雅地层大区(VII)和印度地层大区(VIII);冈底斯-喜马拉雅地层大区(VII)拥有三个二级地层区,分别为冈底斯-腾冲地层区(VII1)、印度河-雅鲁藏布江地层区(VII3)、喜马拉雅地层区(VII4);印度地层大区(VIII)拥有一个二级地层区恒河地层区(VIII1)。进一步划分为六个三级地层区,分别为拉萨-察隅地层分区(VII1-6)、仁布-曲松地层分区(VII3-3)、康马-隆子地层分区(VII4-1)、北喜马拉雅地层分区(VII4-2)、高喜马拉雅地层分区(VII4-3)、低喜马拉雅地层分区(VII4-4)。研究区涉及康马-隆子地层分区(VII4-1)、北喜马拉雅地层分区(VII4-2)和高喜马拉雅地层分区(VII4-3)(图2-2)。

  其中康马-隆子地层分区(VII4-1)南北边界为洛扎断裂和邛多江断裂,研究区内主要出露地层为中生界侏罗系日当组(J1r)、侏罗系下中统陆热组(J1-2l)。侏罗纪-白垩纪地层在研究区北部分布广泛,地层发育相对完整(表2-2)。

  北喜马拉雅地层分区(VII4-2)南北边界为藏南拆离系(STDS)主拆离断裂和洛扎断裂,在研究区主要出露地层为白垩系下统的拉康组(K1l)和晚古生界洛扎岩组(Pz2)(表2-2)。

  高喜马拉雅地层分区(VII4-3)南北边界为主中央断层(MCT)和藏南拆离系(STDS)主拆离断裂,在研究区主要出露的地层为中-新元古界聂拉木岩群(Pt2-3N)和肉切村群(Pt3?R)(表2-2)。

  日当组(J1-2r)在区内分布面积相对较小,主要出露于研究区最东北部的拉轨岗日被动陆缘盆地中,措美县尕达村附近,岩性主要为灰黄色中—厚层状长石石英砂岩与深灰色粉砂质页岩、粉砂岩互层,顶部夹生物屑灰岩、鲕粒灰岩。岩石中沉积构造发育,具大量的正粒序层理、冲刷现象、丘状交错层理、风暴介壳层,水平层理、冲洗层理、鱼骨状交错层理、板状层理、逆粒序、槽状交错层理及波状层理,示滨海—潮坪相。

  拉康组(K1l)在研究区广泛分布,在研究区北部构成穹窿构造的浅变质盖层,岩性主要为以深灰色炭质/钙质绢云板岩、灰色砂质板岩等为主,夹炭质细晶灰岩、变质长石砂岩等,层厚大于410.3m。

  涅如组(T3n):在研究区,岩性主要为黑色碳质板岩。

  洛扎岩组(Pz2):在研究区零星出露,岩性主要为深灰色含炭质绢云千枚岩、含石榴子石千枚岩、红柱石千枚岩、含十字石千枚岩等。

  肉切村群(Pt3?R):在研究区广泛分布,主要分布于穹隆构造周围或上、下拆离面之间,与下伏聂拉木岩群(Pt2-3N.)和上覆拉康组(K1l)呈断层接触。主

  主要岩性为以灰—灰黑色二云石英片岩、石英二云片岩、千枚状片岩、片状千枚岩等为主,夹少量方解大理岩、砂质板岩等;出露宽度大于441.7m,由于遭受后期构造改造及岩体侵入,原始沉积层理被片理强烈置换或局部呈地层残留体产出,其出露宽度度仅为构造叠置宽度;原岩恢复为一套浅变质的片岩、千枚岩、板岩及大理岩组成的浅水碳酸盐岩—类复理石沉积。

  聂拉木岩群(Pt2-3N)是区内最老的一套地层,出露不全,被中新世浅色花岗岩侵蚀呈残留体形式产出,与上覆地层以北喜马拉雅断裂为界呈断层接触。主要为一套片麻岩、大理岩、变粒岩夹片岩组合,反映了由砂泥质等碎屑岩向碳酸盐岩变化的沉积环境。

  2.3岩浆岩及变质岩

  2.3.1岩浆岩

  研究区内出露的侵入岩主要为花岗岩,侵入的花岗岩分为两期,第一期为中新元古代花岗岩,为变质深成体,是由拆离断层从地壳深部带至地表;第二期为中新世的二长花岗岩,是由碰撞造山作用引起下地壳重融,岩浆顺着断层侵位至地壳浅层或地表冷却形成。中新元古代花岗岩(γPt3)主要为片麻状、条带状花岗岩(2-3),根据最新的1:5万拉康幅(H46E024005)区域地质调查(2017)资料,在拉康镇申格日的中新元古代片麻状花岗岩LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年结果显示,其结晶年龄为503.7±5.6Ma、504.5±4.6Ma、492.0±4.0Ma。中新世花岗岩(ηγN1)主要为中粒黑云二长花岗岩、电气石化二云母花岗岩及少量含石榴石二云二长花岗岩、花岗伟晶岩(图2-4)。根据最新的1:5万拉康幅(H46E024005)区域地质调查(2017)资料,在拉康镇熊拉的中新世二云二长花岗岩LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年结果显示,其结晶年龄为19.22±0.14Ma。

  研究区内火山岩分布较少且规模较小,仅在涅如组(T3n)中可见玄武岩零星产出。

  2.3.2变质岩

  研究区变质岩分布广泛,除新近系岩体和第四系松散堆积物未变质外,其余各类岩层(体)均遭受了不同时期、不同成因的变质作用,并形成了相应的变质岩石类型;根据变质岩石成因机制的不同,研究区的变质岩主要有区域变质岩、接触变质岩和动力变质岩三类。区域变质岩有高级变质岩和低级变质岩,前者见于聂拉木岩群中,主要为片麻岩、变粒岩、片岩、石英岩、大理岩、角闪岩;低级变质岩在全区呈东西向展布,分布在肉切村群及白垩纪地层中,主要发育板岩、千枚岩、片岩及大理岩等;接触变质岩由于岩体侵入发生热接触变质作用而形成,宽度由几百米—几千米不等,主要发育斑点状板岩、接触片岩等;动力变质岩主要分布于大型断裂带中,以断层泥、断层角砾、糜棱岩等为主。

  第3章研究区构造变形特征

  研究区位于藏南拆离系(STDS)和雅鲁藏布江缝合带(IYS)之间,靠近藏南拆离系(STDS)。经过雅鲁藏布江缝合带形成后,在碰撞造山作用下构造变形经历了不同的构造阶段,导致该地区大地构造背景复杂,构造变形强烈,断裂构造发育。本次重点工作区域在洛扎断裂(F3)至藏南拆离系(F4)一带(图3-1),由南至北,整体构造格局表现为南部拆离断层带、中部宽缓向斜、北部穹隆体(图3-2)。

  3.1主要褶皱特征

  研究区褶皱主要发育在北部的喜马拉雅拉雅碳酸盐台地,构造变形整体较弱,一些列肠状褶皱、强剪切褶皱等构造变形特征主要出露在北部构造穹隆处,南部的宽缓向斜未见强烈变形特征。研究区主要褶皱为足美向斜(B14)、洛扎穹隆(B15)和色区—生格向斜(B16)。

  3.1.1足美向斜(B14)

  该向斜仅在研究区东北部出露一段,洛扎断裂东段在该褶皱的北西段发育并错断该褶皱,褶皱轴面近乎直立,轴向呈NW-SE向,枢纽向SE向杨起,两翼产状分别为:北翼地层产状210~230°∠10~25°,南翼地层产状为25~45°∠10~30°,为开阔直立倾伏向斜。褶皱发育在拉康组一段(K1l1)和拉康组二段(K1l2)地层中,其中拉康组一段(K1l1)地层主要岩性为黑色碳质板岩和黑色钙质板岩;拉康组二段(K1l2)地层主要岩性为灰黄色或灰绿色板岩,偶见板岩夹极薄层变砂岩。褶皱中未见后期变形特征构造发育,整体未见后期改造的痕迹,可判断该向斜发育时代较晚。

  3.1.2洛扎穹隆(B15)

  通过野外地质调查,研究区内可见小部分洛扎穹隆东段出露于洛扎县城附近,其核部位于研究区以外,过渡带和韧性剪切带在研究区内可见出露。穹隆整体呈近东西向展布,与山脉走向一致,位于研究区外的穹隆核部主要岩性为含石榴子石白云母二长花岗岩,在花岗岩体的内部和周围常常可见花岗伟晶岩的发育。在构造和热液的共同作用下,核部在聂拉木岩群(Pt2-3N)的片麻岩和片岩之间发生混合岩化作用,形成构造混合岩帯。在花岗岩体的边部可见混合岩帯发生大量变形,具有片理化和透镜体化等构造变形特征(图3-3)。

  在研究区内可见过渡带的发育,过渡带由两套为韧性剪切带接触的深变质岩组成。两套地层均发生变形变质作用,其中一套地层是主要发育片麻岩和大理岩,在岩体中可见石英脉侵入的聂拉木岩群(Pt2-3N),并可见大理岩环绕岩体持续分布的特征,从石英脉和大理岩的形态推断两套岩石应为同期韧性剪切改造的产物(图3-4)。另一套地层是主要发育灰黑色含石榴子石片岩、石英片岩、千枚状片岩等的肉切村群(Pt3?R)地层,在岩层中可见片理的广泛发育,早期形成的面理S0已经被完全替换(图3-5)。过渡带整体变形强烈,经历了多期次的构造活动。

  在研究区内可见穹隆发育的两条韧性剪切带,两条韧性剪切带下拆离面/带和上拆离面/带中,上拆离面/带两侧地层为聂拉木岩群(Pt2-3N)和肉切村群(Pt3?R),下拆离面/带两侧地层为肉切村群(Pt3?R)和拉康组一段(K1l1)。韧性剪切帯两侧的岩石均发生明显的韧性剪切变形,可见发育的片理、片麻理和千枚理置换早期形成的S0面理,在部分变形层可见早期形成的S0面理未被置换,片理、片麻理和千枚理倾向朝南。

  洛扎穹隆的盖层是一套浅变质的拉康组一段(K1l1)灰黑色碳质或钙质板岩,整体变形变质程度弱,在出露的地层中可见原生沉积层理,地层产状基本没发生改变。

  3.1.3色区—生格向斜(B16)

  色区—生格向斜研究区内延伸最大的褶皱构造,主要出露在研究区的中北部,呈近东西向展布,发育在拉康组(K1l)地层中,主要岩性为拉康组一段(K1l1)的黑色炭质板岩和灰黑色钙质板岩,以及拉康组二段(K1l2)的灰绿色、灰黄色板岩,局部可见极薄层变粉砂岩夹层出现。向斜南北两翼产状分别为352~20°∠15~30°和170~200°∠14~28°,轴向近东西,轴面近乎直立,枢纽向东倾伏。在出露的部位可见新地层覆盖于老地层至上,说明褶皱发育形成后未发生倒转等构造变形,整体属于开阔直立倾伏宽缓向斜。

  3.1.4褶皱特征总结

  由上诉褶皱构造特征可知,研究区内主要为发育在拉康组(K1l)地层中的宽缓向斜,呈近东西向展布,与山脉走向基本一致。褶皱总体变形变质作用弱,形成时代较晚,在向斜中未见变形特征构造发育,因此可判定褶皱在形成后期未经历构造变形改造。

  3.2断裂构造特征

  通过野外地质调查,对研究区构造进行测绘,发现区域内断裂在相同的构造应力场下,具有相同的构造特征。通过整理分析将具有相同走向和特征的断裂进行归纳总结,基本上将研究区断层分为韧性剪切带、近东西向、南北向、北东向四组断层四类(图3-6、表3-1),以下将这四类断层分别进行谈论。

  3.2.1韧性剪切带变形特征

  这一类断裂在研究区内共发现四条(图3-2),在洛扎穹隆外围发育两条韧性剪切带,均呈近动向展布,延伸距离约40km,在拉康镇至拉郊乡一带发育两条延伸约15km的近东西向的韧性剪切带。四条韧性剪切带变形变质作用强烈,均发生韧性变形,在岩层中可见南倾的片理、片麻理以及旋转碎斑、S-C组构、揉流褶皱等变形特征构造发育。

  (1)色米韧性剪切带(下拆离面/带)(F75)

  色米韧性剪切带近东西向展布,发育在洛扎穹隆中,上下盘地层分别为肉切村群(Pt3?R)和聂拉木岩群(Pt2-3N)。上盘地层为肉切村群(Pt3?R),主要岩性为一套灰黑色含石榴子石片岩、石英片岩、千枚状片岩,可见发育的片理置换早期S-C组构面理,片理产状为182°∠18°,平行于韧性剪切带。下盘地层为聂拉木岩群(Pt2-3N),主要岩性为片麻岩、大理岩,局部可见石英脉侵入,并且石英脉在构造和热液的共同作用下被拉断形成石香肠构造(图3-8),结合片麻理产状180°∠25°,片麻理与与韧性剪切带基本平行,在后期改造中韧性剪切带受力方向为南北向挤压力。

  (2)公觉-熊曲-私章韧性剪切带(上拆离面/带)(F58)

  公觉-熊曲-私章韧性剪切带是一条近东西向展布的变形变质作用强烈的断裂,其发育在肉切村群(Pt3?R)和拉康组一段(K1l1)之间(图3-9)。上盘为拉康组一段(K1l1)地层,主要岩性为黑色钙质、炭质板岩,岩层变形变形程度弱,未见明显的变形特征构造发育,且原始沉积层理明显。下盘为肉切村群(Pt3?R)地层,主要岩性为灰黑色含石榴子石片岩、石英片岩、千枚状片岩,岩层变形变质作用强烈,可见后期形成片理置换早期形成的S-C组构面理,片理产状为185°∠20°。由此可见,片理和层理均平行于韧性剪切带,后期改造是受南北向构造应力的影响。

  (3)上拆离断层(F76)

  上拆离断层属于藏南拆离断层(STDS),是研究区内一条近东西走向的大型断裂,发育在拉康镇至拉郊乡一带,断裂可分为东西两段,东段变形变质作用程度比西段强烈,东西两段以熊曲河为界。

  熊曲河以东断裂上下盘地层分别为中上侏罗统朗巴砂砾岩(J2-3)和肉切村群(Pt3∈R),地层之间接触关系为韧性剪切带接触。断层上盘中上侏罗统朗巴砂砾岩(J2-3)主要为一套灰、深灰色中层砾岩、石英砂岩夹黑色碳质页岩,整体变形程度弱,未见变形变质作用特征构造发育。断层下盘为发生明显韧性变形的肉切村群(Pt3∈R)地层,主要为一套灰黑色含石榴子石片岩、石英片岩、云母片岩、千枚状片岩,可见大量韧性变形的石英脉(图3-10)和片理置换早期面理S0(图3-11)后期变形特征,证明其经历了至少两次活动阶段,早期为韧性剪切帯,后期被断层错断改造,发生脆性破裂。

  熊曲河以西断裂上下盘为拉康组一段(K1l1)和肉切村群(Pt3?R),上盘拉康组一段(K1l1)地层主要岩性为黑色钙质、炭质板岩,未见变形变质作用发生,地层保持完整,岩层中未见后期改造形成的特征构造。断层下盘为肉切村群(Pt3?R)地层,与东段岩性相同,但在西段未见东段的变形特征构造发育,只在与上盘地层接触带附近可见拉康组一段(K1l1)地层中发育大量节理。

  (4)下拆离断层(F65)

  下拆离断层是研究区内另一条属于藏南拆离断层(STDS)的北北东向大型断裂,发育在拉康镇至拉郊乡一带(图3-12)。断裂上下盘地层肉切村群(Pt3?R)和聂拉木岩群(Pt2-3N),在两套地层中均可见强烈的变形变质作用。上盘为一套灰黑色含石榴子石片岩、石英片岩、云母片岩、千枚状片岩的肉切村群(Pt3?R)地层,在该套地层中可见片理发育,片理产状为305°∠44°、302°∠20°,与韧性剪切带产状大致平行,并替换早期面理S0。下盘为一套片麻岩、大理岩,并伴有石英脉侵入的聂拉木岩群(Pt2-3N)地层,在该套地层中可见石英脉发生韧性变形,形成石香肠的透镜体构造(图3-13),通过形态判断其与大理岩同一时期发生韧性剪切改造。在野外宏观调查中发现,两套地层接触带为一负地形冲沟(图3-14)。在调查中,为更好确定断层上下两盘受力情况和应力方向,对上下两盘进行定向薄片取样并分析(图3-15、3-16)

  定向薄片样品1采自韧性剪切带上盘,面理产状为122°∠20°,石英光轴岩组分析结果如图3-15所示,通过测试分析样品的XZ切面,可知岩组图中构造面走向为122°~202°。该样品中石英光轴优选定向明显,呈单斜-斜方对称型式,为非共轴应变的产物,岩组图图形显示为点极密的类型,主要极密点有1个,产状为61°∠33°。根据图形显示可知,极密部多集中在基圆附近,所以判断矿物晶体沿一个方向的纹层滑动,构造线方向所受的力是剪切力,剪切方向是左行剪切,示上盘相对下降,该断层为正断层。

  定向薄片样品2采自韧性剪切带上盘,面理产状为150°∠26°,石英光轴岩组分析结果如图3-16所示,通过测试分析样品的XZ切面,可知岩组图中构造面走向为167°~347°。该样品中石英光轴优选定向明显,主要极密部有4个,其产状分别为226°∠29°、137°∠21°、331°∠13°、57°∠13°。岩组图图形显示为斜方对称型,为共轴应变的产物。通过图中共轴应变是压扁作用的反映,则所受的力是轴向的挤压力,且镜下可见长石σ型碎斑(图3-17),指示左行运动特征。

  结合野外调查和定向薄片的分析,该断层为正错(拆离)型韧性剪切带。

  3.2.1.1韧性剪切帯特征总结

  由此可见,韧性剪切帯整体呈近东西向展布,与山脉方向一致。在四条韧性剪切帯中均可发现石英脉侵入现象,部分石英脉被拉断形成石香肠构造,石发生了强烈变形变质作用,大致可判断其为韧性改造而成。通过发育的S-C组构的观察,后期形成的S-C组构已完全置换原生面理,产状为180°∠25°与带内断层产状一致,可代表拆离帯断层构造面产状。通过对整体断层上下盘观察,只有拉康组一段(K1l1)岩石变形变质程度弱,并能发现原生沉积的存在。综合上述特点可知,韧性剪切帯岩石变形变质作用强烈,可初步判断经历了至少两次活动阶段。

  3.2.2近东西向断层构造特征

  通过野外调查,在研究区内共发现北倾正断层7条,主要发育在拉康组地层中,少数出现在韧性剪切带周围,该方向的断层破碎带主要为脆性变形,初步判定其为青藏高原隆升、新构造运动期活动的产物。

  (1)亭乡断层(F64)

  在研究区内沿雄曲-虾曲-虾久曲呈NEE-SWW向展布,延伸约20km(图3-18),断层特征明显,共发现四处断层观测点(图3-19)。断层两盘地层分别为一套灰黑色炭质板岩、钙质板岩的拉康组一段(K1l1)和灰黑色含石榴子石二云母片岩肉切村组(Pt3?R)组成的上盘地层,其中肉切村组(Pt3?R)地层分布较小,仅局部可见。下盘地层为一套砂岩、板岩互层的中上侏罗统朗巴砂砾岩(J2-3)地层和一套石榴子石二云母片岩的肉切村组(Pt3?R)组成。断层两盘倾角较缓,地层错动明显。

  在雄曲与虾久曲交汇口北侧台地碉楼附近,断层F64从鞍部通过(图3-19),断层破碎带可见约为10米,局部可见构造角砾岩,角砾岩带宽度约为1m左右。断层两盘均为肉切村组(Pt3?R)灰黑色含石榴子石二云母片岩,石榴子石粒径0.2-0.5mm,无定向,断层上、下盘地层产状均为50°∠30°。

  在加油站东侧200m公路边,F64断层出露点(图3-20),断层上盘(北盘)为肉切村组(Pt3?R)灰黑色含石榴子石二云母片岩,地层产状为:100°∠23°,断层下盘(南盘)为中、下侏罗统朗巴组砂岩、板岩互层,岩层产状:220°∠60°,断层上、下产状相反,岩性不一致,断层通过处被崩坡积物所覆盖,未见露头,估计宽度3-5m。

  在拉康镇北西约3.5km断层观测点(图3-21),可见断层上下两盘为拉康组一段(K1l1)的灰黑色炭质板岩、钙质板岩和中上侏罗统朗巴砂砾岩(J2-3)的砂岩、板岩互层。在该断层出露点发现由两条小断裂f1和f2组成的破碎带,产状分别为300°∠50°和285°∠42°,根据破碎带内灰岩的错动,判断两条小断层均为正断层。在该点发现断层下盘发育由韧形变形形成的细粒糜棱岩,采集定向薄片样品,面理产状为167°∠13°,通过对定向薄片XZ切面分析可知如图3-22所示,主要极密点有1个,产状为236°∠29°,岩组图图形显示为点极密向小圆环带演变的类型,呈单斜-三斜对称型式,为非共轴应变的产物。显示矿物晶体沿一个方向的纹层滑动,构造线方向所受的力是剪切力,剪切方向是左行剪切(示上盘相对下降,为正断层)

  该观测点位于拉康镇龙拉附近(图3-24a、b),呈EW向展布,产状为340°∠74°。断层上下盘岩性未发生变化,主要为灰黑色碳质、钙质板岩的拉康组一段(K1l1)地层,及灰、深灰色中层石英砂岩夹黑色碳质页岩的中上侏罗统朗巴组砂岩(J2-3)。在该点发现一条宽约5m的断层破碎带,破碎带内主要为拉康组一段(K1l1)破碎的板岩和部分平均直径约4mm的角砾岩,劈理在破碎带内及其周围密集发育。

  F64-1断层为F64断层的次级分支断裂,在拉康加油站附近与F64交汇。在13号断层观测点发现(图3-25a、d),断层下盘为中新世灰色二长花岗岩(γN1),断层上盘为拉康组一段(K1l1)灰色炭质板岩,断层破碎带宽约5m,主要为黄灰色拉康组炭质板岩(图3-25b),断层破碎带由断层角砾岩、碎斑岩、碎粉岩组成(图3-25a),已采碎粉岩电子自旋共振(ESR)年龄测试样品,测年结果为359±99ka;断层面产状为295°∠72°,可见水平擦痕(示右行平移运动)(图3-25c),在岩体中可见有肉切村组(Pt3R)片麻岩、片岩捕虏体;断层破碎带上覆盖两期崩坡积物(图3-25a、b),早期崩坡积物(Qdl)(③)呈灰黑色,覆盖于断层破碎带之上,拉触面呈波状起伏,未见错到现象,断层破碎带劈理被接触界面截断,未穿入上覆崩坡积物(③)之中。上覆崩坡积物由块碎石土组成,碎石呈棱角状,大小混杂,胶结较好,半固结,弱定向,与界线基本平行。未见层理变形及错动迹象,崩坡积物光释光(OSL)测年结果为44.0±4.7ka;断层之上、山坡以下为近1m(Qhdl)的黄灰色坡积物(④),与坡面平行,未见变形及错动现象(图3-25c)。

  在山体拐角处45号断层观测点,断层通过处被四级阶地砂层及泥石流与坡积物所覆盖(图3-26a),泥石流及坡积层(Qsef+dl)可见厚度约为5m左右,由少量定向砾石及泥石流堆积物组成,层理发育,层理产状315°∠45°,第四级阶地砂层(T4)拨河高度约为100m,砂层厚2m左右,近于水平覆盖于崩坡积层之上(图3-26a),砂层在剖面上可见延长约为50m左右,四级阶地(T4)砂光释光(OSL)测年结果为75.2±5.6ka(图3-26b、c),未见断层错动、扰动迹象。

  (2)麦堆断层(F41)

  该断层为洛扎断层在研究区的延伸段,走向近东-西向,断层产状为3°∠65°,延伸大于10km,向西延伸出研究区。断层上盘为拉康组一段(K1l1),岩性主要为炭质、钙质板岩,地层发生轻微变质变形;断层下盘为聂拉木岩群(Pt2-3N)和肉切村群(Pt3∈R)的片麻岩和片岩等;断层破碎带产状较陡,风化破碎严重,带内发育大量碎斑岩、角砾岩,显示其为脆性正断层。该断层切穿洛扎穹隆,截断了色米韧性剪切带(F75)和曲宗韧性剪切带(F58)。

  (3)生格断层(F52)

  在拉康镇北侧发育的生格断层是一条受拆离作用影响形成的小断裂,沿拉康-措美公路发育,整体展布呈近东西向,延伸约10km。断层上下盘均发育在拉康组一段(K1l1)灰黑色炭质、钙质板岩地层中,两侧产状发生变化,上盘地层产状为195°∠25°,下盘地层产状为30°∠28°,断层两盘地层变形变质作用较弱,未见变质岩和特征变形构造发育。根据野外调查,该断层并非一条延伸全区的大型断层(图3-27),地形地貌标志良好,两侧产状在10km外表现为连续,岩性一致,未见地层错动。推测该断层为拆离作用影响下形成的研究区内北倾小型断层,变形变质作用较弱,发育时代较晚。

  (4)拿觉拉断层(F59)

  该断裂发育在生格乡木家坡西侧的拉康组一段(K1l1)地层中,呈近EW向展布,整体变形变质作用轻微,未见特征变形构造发育。两盘地层岩性均为灰黑色炭质或钙质板岩。断层破碎带较陡,带内岩石破碎强烈,形成大量碎斑岩、角砾岩。断层两盘中拉康组一段的炭质板岩标志层可见明显的错断,断距约30cm(据1:25万洛扎幅资料)。根据断层两盘岩性及构造特征,判断该断层为北倾的正断层。

  (5)车笼断层(F61)

  车笼断层是由三条次级断层组成的小型断裂(图3-28),发育在洛扎-拉康的公路沿线,主要出露于生格乡杜鲁村,断层上下盘均为拉康组一段(K1l1)灰黑色炭质、钙质板岩,局部可见板岩夹极薄层砂岩或粉砂岩。断层非能干层中可见大量小型揉皱发育,揉皱发生强烈变形作用,断层能干层被发育的三条次级断裂错断现象。三条次级断层整体产状一致,出露宽度较小,其中f1产状为340°∠55°,宽1m左右,可见其错断砂岩层(图3-29);根据该断层破碎带发育的透镜体构造,以及其与断层面相交角度较小,综合判定其为正断层。f2断层产状为320°∠48°,宽20cm左右,整体发育在断层角砾岩中(图3-30),未见变形作用。f3断层产状为315°∠54°,宽约40cm(图3-31),断层由角砾岩、碎斑岩、碎粉岩组成,在碎粉岩中可见明显的擦痕,擦痕侧伏角近90°,通过擦痕与阶步特征判断(图3-32),该断层为正断层。

  (6)古拉—大麦断层(F62)

  断层位于拉康镇大麦附近,断层产状355°∠65°,延伸约18km。在洛扎至拉康公路地质测绘路线中,发现该断层上、下盘岩性均为拉康组一段(K1l1)的炭质板岩(图3-33);上盘产状为340°∠35°,破碎强烈;下盘产状为117°∠5°;上下盘地层产状不一致,地形地貌上表现为负地形(图3-34),判断其为正断层。

  (7)布日断层(F70)

  该断层位于拉康镇布日附近,拉康镇北侧平距约为21.5km,走向近东-西,延伸约8km,研究区内约5km。野外断层特征不明显,未见明显断层破碎带,断层上下两盘出露地层均为拉康组一段(K1l1)灰色中层砾岩和石英砂岩夹灰黑色碳质或钙质页岩,地形地貌特征表现为沟谷负地形,根据区域构造特征认为其为北倾的正断层。

  3.2.2.1近东西向断层构造特征总结

  由此可见,近东西向断层均为北倾脆性正断层。断层基本发育在拉康组(K1l)岩层中,岩性以钙质和碳质板岩为主,岩层保持完整,变形变质作用较弱。在断层的上下盘后期改造的痕迹不明显,未见旋转碎斑和S-C组够等后期构造变形特征,在局部区域可见次级断裂发育,通过对比可判定近东西向断层形成时代在韧性剪切帯之后,应为受拆离作用影响发育的断裂。

  3.2.3南北向断层构造特征

  南北向断层主要分布于研究区东部,野外地质构造测绘在研究区共发现1条规模较小的断层-麦秀断层(F68),该断层沿南北向展布,两侧岩层为拉康组一段(K1l1)的灰色-深灰色中层砾岩与灰白色石英砂岩夹黑色碳质页岩,产状为95°∠75°。在上盘地层中可见方解石脉被错断,通过错断方向判定其运动特征为右行剪切运动,结合大量劈理发育于破碎带及其周围,可知该断裂为脆性变形,地形地貌特征表现为沟谷负地形,断层性质为右行平移正断层(据1:25万洛扎幅资料)。

  3.2.3.1南北向断层构造特征总结

  由此可见,在研究区内南北向断层基本不发育,在本次调查中发现的仅一条小规模断层,断层延伸较小,且以脆性变形为主。结合断层发育位置,判断其是区内拆离断裂活动影响所形成。

  3.2.4北东东向断层构造特征

  北东东向断层在研究区内主要出露于拉康镇附近,野外地质构造测绘共发现1条,即蛇江断层(F63)。

  蛇江断层(F63)是一条发育在拉康镇拉久普附近拉康组一段(K1l1)灰黑色炭质板岩夹变粉砂岩地层中的北东向小型断裂,整体变质变形作用弱,主要由9条次级断裂组成(图3-35,图3-36),其中北倾正断层6条,南倾正断层3条,通过野外调查,对这一系列小型断裂进行分析如下:

  f1断层中可见其下盘充填石英脉,石英脉被牵引发生弯曲,通过牵引力方向判定断层上盘相对下降,为正断层。通过野外测量,该断层产状为2°∠45°,石英脉产状为220°∠34°,片理产状为355°∠35°;已取断层泥化碎粉岩石英形貌电子扫描(SEM)、电子自旋共振(ESR)年龄测试样品。

  f 2断层通过其对上下盘地层的错动和揉皱构造的发育特征,结合断层面具有的上陡下缓特点,判断其上盘下降,为正断层,产状为342°∠45°。

  f 3断层是一些列小断裂的主干断层,上下两盘岩性不一致,上盘为板岩碎块,并有牵引褶皱发育,下盘为大理岩。在破碎带中可见大量倾伏向于断层一致的劈理发育,断层产状为340°∠52°;已取断层泥化碎粉岩石英形貌电子扫描(SEM)测试样。

  f 4断层上下盘岩性发生变化,上盘为黄色砂岩,下盘为灰黑色页岩,根据岩层错动方向可知,断层上盘相对下降,产状为330°∠52°。

  f 5断层面呈波状起伏,上、下盘中的褐色板岩标志层向北错断约1m,通过标志层错动方向判定其为正断层,产状190°∠42°。在断层下盘中可见小型平卧褶皱发育。

  f 6断层由两条相交的南倾的正断层组成,断层之间可见大量揉皱发育,断层上、下盘灰黄色砂岩标志层错断约2m,通过岩层错动方向可知,断层上盘相对下降,判定为正断层,产状为163°∠45°,。

  f 7断层面波状起伏,观察其上、下盘中的灰黄色砂岩标志层错断约3.5m,通过岩层错动方向可知,断层上盘相对下降,判定为正断层,产状为340°∠70°

  f 8断层面可见擦痕,擦痕侧伏角70°,通过擦痕判定其为左行正断层,产状为160°∠80°;下盘可见板岩岩块被断层截断;已取断层泥化碎粉岩石英形貌电子扫描(SEM)、上面覆盖层光释光(OSL)及断层泥化碎粉岩电子自旋共振(ESR)年龄测试样品。

  f 9断层上、下盘均为变形强烈的板岩,在上盘可见牵引褶皱发育,通过牵引力方向分析可知,其上盘相对下降,为正断层,产状为310°∠70°。在断层中可见破碎带发育,破碎带由角砾岩、断层泥化碎粉岩组成。

  3.2.3.1北北东向断层构造特征总结

  由此可见,该方向的断层在研究区内仅发育一系列次级正断层,发育在拉康组一段(K1l1),岩性主要为炭质板岩夹变粉砂岩。断层两侧岩层保持完整,变形变质作用弱,错动地层距离小。基本可判定,这一系列次级断裂是由拆离作用影响形成的,形成时间在韧性剪切帯之后,在后期未经过变形改造。

  3.3构造变形特征总结

  综上所述,研究区构造格架可归纳为北部穹隆,中部宽缓向斜和南部拆离断层帯(图3-37),整体来说构造线方向和山脉基本一致,均为近东西向展布。研究区褶皱构造样式主要表现为宽缓复式向斜和核部为高喜马拉雅基底杂岩带的穹隆构造。

  断裂主要出露于研究区南部,大体表现为近东西向的韧性剪切带、北倾正断层、南北向右行平移正断层和北东东向正断层。其中韧性剪切带和北倾正断层最为发育,南北向右行平移正断层和北东东向正断层在研究区内仅局部可见,或只发育次级断裂,延伸较小,地层错动小。韧性剪切带具有糜棱岩、肠状褶皱、石香肠、S-C组构等韧性变形构造特征,而北倾正断层中主要表现为劈理、节理发育和脆性变形的构造特征。

  3.3.1面理和线理

  研究区韧性剪切带中可见岩层中发育透入性面理和线理,由于区域的变质变形作用强烈,在韧性剪切带中所发现的均为次生面理,且原生面理已被完全置换。在韧性剪切带下盘中片麻理和片理产状分别为180°∠25°、182°∠18°,与剪切带产状基本一致。在韧性剪切带上盘片麻理和片理产状与韧性剪切带产状大致平行,其中片麻理产状为305°∠44°,片理产状为302°∠20°。对上、下盘的岩石样品进行石英光轴分析,可知所受力学性质为剪切力,剪切方向为左行剪切。综合分析可知,整体呈南北向展布,指示其由南向北滑脱。

  3.3.2运动学特征总结

  研究区内除拆离面片理指示南北向运动外,在近东西向的车笼断层(F61)中的次级断层中发现碎粉岩滑动面,可见明显的擦痕,擦痕侧伏角近90°,根据擦痕与阶步特征判断,断层为正断。结合断层产状315°∠54°,可知其运动方向为近南北向。

  在北东东向断层中发现次级断裂发生石英脉弯曲牵引和牵引褶皱的发育,根据石英脉和褶皱的牵引方向,可判断断层上盘下降,次级断裂均为正断层。根据断层方向可知,发育的次断裂为北东向的右行平移断层,结合断层内小型构造所受牵引力方向,可知其运动方向为近南北向。

  综合研究区断裂运动学方面的特征,可以判定区内断裂主要受到拆离滑脱影响。

  3.4断层活动年代学特征

  为确定研究区内断裂的活动时期,本文结合1:5万拉康区调报告中的测年数据、本次样品的电子自旋共振(ESR)测年结果(表3-2)和光释光(OSL)测年结果(表3-3)及野外实际调查情况对区域断裂活动时代进行判定,由于研究区内四组方向不同的断裂活动时代存在差异,对四组断裂活动时代上限进行分析判定。

  3.4.1韧性剪切带活动时代

  洛扎穹隆及其外围的韧性剪切带与上、下拆离断层均被认为是青藏高原碰撞造山作用引起的,伴随形成的、位于穹隆核部的花岗岩则认为是主中央推覆断裂(MCT)剪切生热引起地壳部分熔融(England et al.,1992)或是藏南拆离系(STDS)伸展减压引起的部分熔融(Harrison et al.,1995;Guillot et al.,1995),因此花岗岩的结晶年龄反映了该剪切带的活动时代。

  根据1:5万拉康幅区域地质调查资料(2017),在穹隆外围的恰隆产出的二云二长花岗岩锆石U-Pb同位素测年结果显示,锆石的结晶年龄为16.20±0.21Ma、17.79±0.24Ma,为中新世中期。在拉康镇熊拉产出的二云二长花岗岩锆石U-Pb同位素测年结果显示,锆石的结晶年龄为19.22±0.14Ma,为中新世早期。

  韧性剪切带附近出露地层为中新元古界聂拉木岩群(Pt2-3N)、新元古界肉切村群(Pt3?R)和下白垩统拉康组一段(K1l1),地层均发生不同程度的变质变形,且韧性剪切带附近地层中广泛发育有片麻理、片理、千枚理、揉流褶皱、旋转碎斑、S-C组构等构造特征,显示其具有较老的活动特征。

  公觉—熊曲—私章韧性剪切带在曲宗附近的出露点,发现有覆盖在剪切带上的一、二级阶地存在,阶地沿雄曲河及其支流断续分布,拔河高度7~20m。Ⅱ级阶地相对宽缓、平坦,宽50~100m,长可达数百米。由河流冲积、洪冲积构成,堆积厚8~15m,以花岗岩砾石为主,具二元结构,但未见有断层切穿或错动阶地现象,故剪切带无活动性。

  根据洛扎穹隆核部和场址区附近侵入的花岗岩结晶年龄、地层岩性、构造特征、地形地貌等综合分析,该韧性剪切带形成于中新世早期-中期,未见新构造活动迹象。

  综上所述,区内的韧性剪切带即为藏南拆离系的上、下拆离面,为正错型韧性剪切带,剪切带岩石完整,未见错动迹象,覆盖于剪切带之上的一级阶地砾石层未见错动迹象,其活动时代为中新世早期。

  3.4.2近东西向断层活动时代

  本次野外断层活动性主要通过分析野外调查断层通过处的地貌特征、新构造形变、是否切错、控制第四系松散堆积物、断层结构面、构造岩特征、温泉和地热点与断层展布的关系、地震等资料,识别断裂是否是活动断裂。通过分析活动断裂和其它地质体(第四系松散堆积物)的切错关系、位移量、擦痕、运用现代测试手段测年(采集断层泥、切错的第四系松散堆积物,进行OSL、SEM等方法,判断活动断裂活动性质及活动时间,分析断层现今活动强度。本次所采集的光释光(OSL)、电子自旋共振(ESR)测年样品于4月底分别送至中国科学院青海盐湖研究所盐湖化学分析测试中心、北京光释光实验室科技有限公司。

  扫描电镜具有分辨高、放大倍数大、景深大、立体感强、样品制备简单的优点,广泛应用于地球科学领域的各个方面。石英碎砾受到剪切作用,会发生破碎,而在地下常受到溶蚀,因此石英碎砾的表面形貌显示了其不同的成因。在断层发生错动时,石英颗粒破裂差生棱角状的表面,随着时间的延长,石英表面在具有腐蚀性的溶液作用下,发生溶蚀,产生溶蚀坑、溶蚀孔洞等表面形貌。因此可通过扫描电镜观测石英表面形貌(表3-3),进而大致判断断层的活动时代(图3-38)。本次工作在野外采集了大量断层构造岩样品进行扫描电镜测试,以辅助分析断层形成时代及活动时代。

  (1)亭乡断层

  在断层观测点,F64断层破碎带仅有少量现代崩坡积物,无阶地覆盖层覆盖。断层碎粉岩石英形貌电子扫描统计结果显示(图3-39、3-40),该处断层的石英形貌以次贝壳状、桔皮状为主,其中次贝壳状占总数的54.29%,桔皮状占总数的22.86%。

  在山体拐角处的F64-1断层观测点,断层破碎带被四级阶地砂层及泥石流、坡积物所覆盖,砂层及泥石流堆积物未见变形、扰动,表明断层在四级阶地形成之后,未曾发生过断层活动(图3-26)。本次工作测得四级阶地砂形成年龄为75.2±5.6ka(OSL)、泥石流、坡积物年龄为64±11ka(ESR)。断层破碎带碎粉岩石英形貌电子扫描统计结果显示(图3-41、3-42),该断层的石英形貌以桔皮状、次贝壳状为主,其中次贝壳状占总数的50.00%,桔皮状占总数的46.88%,具有中更新世活动特征。

  综合亭乡断层(F64与F64-1)几个观测点的断层特征:断层地貌表现不明显,断层带上无地震发生,无温泉出露,断层未错动四级阶地(年龄75.2±5.6ka(OSL))、断层破碎带代表最后一次活动的碎粉岩年龄为359±99ka(ESR)、碎斑岩石英形貌以桔皮状、次贝壳状为主综合分析,认为亭乡断层(F64)最后一次活动时间为中更新世,晚更新世以来未见活动。

  (2)车笼断层(F61)

  F61号断层破碎带之上未见阶地物质覆盖,仅有少量现代崩坡积物覆盖。断层地貌表现不明显,断层带上无地震发生,无温泉出露。断层破碎带碎斑岩石英形貌电子扫描统计结果显示(图3-43、3-44):车笼断层(F61)中f1小断层的石英形貌以次贝壳状、桔皮状为主,其中次贝壳状占总数的65.63%,桔皮状占总数的21.88%;f3小断层的石英形貌鳞片状占总数的32.43%、桔皮状为37.84%,次贝壳状占总数的27.03%。碎斑岩石英形貌以桔皮状、次贝壳状为主综合分析认为车笼断层主要的活动时间为中更新世中晚期,晚更新世以来未见活动。

  综合近东西走向F64、F61两条断层的覆盖层未见错动、扰动,断层地貌特征不明显,东西断层断层岩以碎粉岩为主,通过过未发生过地震,断层最后一次活动时间约为359±99ka(ESR),断层碎粉岩石英形貌类型以桔皮状、次贝壳状为主等特征,认为近东西向断层最后一次活动时间为中更新世,晚更新世以来未见活动。

  3.4.3北东东向断层活动时代

  F63断层通过处断层地貌表现不明显,断层带上无地震发生,无温泉出露。F63断层破碎带中f9断层上覆盖崩坡积物,厚1.5m左右,未见覆盖层错动,已采光覆盖层光释光(OSL)样品,光释光测年结果为1.3±0.1ka,断层破碎带碎粉岩已采ESR样品2件,测年结果:小断层f1为314±31ka(ESR),小断层f8为223±25ka。

  石英形貌电子扫描统计结果显示(图3-45、3-4 6):蛇江断层(F63)中f1小断层的石英形貌以桔皮状、次贝壳状为主,其中桔皮状占总数的37.21%,次贝壳状占总数的44.19%,f3小断层的石英形貌以桔皮状、次贝壳状为主,其中桔皮状占总数的42.86%,次贝壳状占总数的42.86%,无贝壳状;f8小断层的石英形貌以次贝壳状、桔皮状为主,其中桔皮状占总数的29.73%,次贝壳状占总数的59.46%,贝壳状占总数的5.41%,综合三个样品石英形貌特征,F63断层具有中更新世中晚期活动特征。

  综合上述分析,F63断层断层地貌表现不明显,断层带上无地震发生,无温泉出露,碎粉岩石英形貌以桔皮状、次贝壳状为主、断层破碎带碎粉岩测年结果:小断层f1为314±31ka(ESR),认为车笼断层最后一次活动时间为中更新世中晚期,晚更新世以来未见活动。

  北东东向断层是在相同的构造应力场的产物,研究区内的北东东向断层与虾江断层(F63)具有相同的活动时间,断层最后一次活动时间为中更新世中晚期,晚更新世以来未见活动。

  3.4.4活动时代总结

  综上所述,通过本次野外采集样本进行ESR和OSL测年结果结合拉康1:5万区调地质调查资料(2017)的二云二长花岗岩锆石U-Pb同位素测年结果,研究区内断裂活动止于中更新世,即在喜马拉雅构造体制转换时期。

  第4章研究区构造演化浅析

  研究区所在的青藏高原南部,是特提斯构造域的重要组成部分,区域构造背景复杂。区内形成的褶皱构造和断裂反应了该地区不同地质历史时期构造变形和演化的特点,根据前文对研究区的构造类型及特征的综合分析,并结合前人在北喜马拉雅的研究成果,本文对研究区的构造变形序列和演化有了初步认识。

  4.1构造变形序列分析

  以区域地质构造为基础,通过对研究区的褶皱样式、断裂性质、空间分布及其相互的交切、叠加、复合等关系分析,初步划分出测区内构造变形期次。

  (1)碰撞造山期:受印度板块向北碰撞-府冲的影响,藏南地区产生较强烈的南北向挤压的应力,形成了一些列近东西向的大型褶皱。随着挤压力的持续作用,一些褶皱因达到变形的极限而断裂,直到碰撞造山开始阶段,区内地层发生变形,形成区内的近东西向的大型褶皱,褶皱构造变形弱,并未发生紧闭、倒转的现象。与此同时,北东向发育一系列走滑性质的次级断裂。

  (2)拆离伸展期:续挤压造山作用,导致青藏高原南部壳加厚,喜马拉雅构造岩片向南逆冲或挤出,使特提斯喜马拉雅浅部层次向北伸展拆离。在拆离构造的影响下,研究区内局部地段应力释放,产生水平伸展及垂向减薄,造成变质核杂岩的隆升,形成拆离断层及部分近东西向次级正断层。

  (3)高原隆升裂谷期:该期为藏南地区南北向裂谷在研究区内的构造响应,使原本挤压环境下产生的张裂隙,在拆离作用下更进一步发育为南北向断裂及活动断层。本次研究工作在拉康镇麦秀村附近,发现走向近南北的麦秀断层,通过处为沟谷负地形,断层产状为95°∠75°。断层两盘出露地层均为拉康组一段(K1l1),岩性为灰、深灰色中层砾岩、石英砂岩夹黑色碳质页岩,两侧地层产状不协调,上盘拉康组一段(K1l1)中可见方解石脉被错断,显示具有一定的右行剪切运动特征,断层破碎带及其附近发育大量劈理,断层性质为右行平移正断层。在麦秀村附近发现,冲沟两岸基本岩性均为灰黑色千枚岩、板岩,地层产状一致,拉康组地层之上的第四系覆盖层未见变形、错断,认为其具有早更新世活动特征。

  4.2构造演化分析

  研究区所在的喜马拉雅地块的北部,在构造发展历史中经历了多期的构造变形,形成现今的复杂构造格局,该区域的构造格局与新特提斯的演化有着紧密的联系。因此,本文将此次野外调查情况与前人研究资料相结合,以雅魯藏布江洋从收缩、消亡、碰撞造山直至高原隆升的演化过程为背景,对研究区的构造演化进行分析。

  雅鲁藏布江洋洋盆从中侏罗世开始向北侧的拉萨地块之下俯冲,洋盆逐渐闭合于70~65Ma,并导致印度板块与亚洲大陆南缘开始了汇聚碰撞,直到45~40Ma之时碰撞结束,期间持续了将近20Ma(莫宣学等,2006)。碰撞之后,板块间的汇聚收敛并未终止,印度板块仍以44~55 mm/a的速度往北推进,俯冲到亚洲大陆之下(许志琴等,2011)。研究区构造变形开始于雅鲁藏布江缝合带基本成型后,因此将区域的构造演化划分为以下几个阶段。

  4.2.1碰撞造山阶段

  白垩纪末-始新世时期,雅鲁藏布江洋洋壳逐渐消减殆尽,印度-欧亚地块碰撞事件最终导致印度陆块与包括冈底斯地块在内的欧亚大陆地壳的完全碰合,雅鲁藏布江缝合构造带基本成型。研究区内发生强烈的碰撞造山作用,使区内地层挤压产生近东西向褶皱(图4-1D)。

  4.2.2拆离伸展阶段

  中新世时期,经陆壳的持续俯冲碰撞运动,对逆冲推覆构造带进行持续改造,使带内的构造变形更加强烈,在喜马拉雅地壳缩短的同时发生了大幅度的伸展作用(陈智梁,1996),但所有的伸展现象都是在南北向挤压的大环境下形成的,由于持续的挤压增厚,高原底部重融后的塑形变形体呈楔形挤出,于24Ma左右(张进江,2007)出现了与造山带大致平行、近东西向展布的大型拆离断层—藏南拆离系(STDS)(图4-1E)。藏南拆离系的北侧主要表现为向北的滑脱运动,而研究区正是属于藏南拆离系的北盘,区内在挤出拆离过程中出现大量高角度正断层,亭乡断层、扎西岭—强马断层、卡久棍巴断层断裂,及部分NW-SE向的二级断裂再次活动,由逆冲性质转为正断性质。同时局部由于热力作用和中地壳的弱化,在研究区北部形成洛扎穹窿(1:5洛扎区调测年显示为中新世),花岗闪长斑岩脉、花岗细晶岩脉侵位。

  4.2.3高原隆升裂谷阶段

  前人对高原隆升过程有较多的研究,钟大赉等人(1996)的研究认为青藏高原经历了四次隆升,分别是在45~38Ma、25~17Ma、13~8Ma、3Ma这四个时期;王国灿等人(2011)研究认为青藏高原快速隆升的四个阶段时间分别是60~35Ma、25~17Ma,18~8Ma(藏南地区为18~13Ma)、5Ma;罗照华等人通过对青藏高原新生代幔源岩浆岩的研究,认为约45Ma、27Ma和4Ma为青藏高原演化过程中的三个重要时间节点。最新研究认为25~10Ma喜马拉雅山开始强烈隆升,“原西藏高原”率先隆升到目前高度并开始向东西两侧挤出物质、拉张形成南北向裂谷(方小敏,2017)(图4-1F)。本次研究工作中发现的走向近南北的麦秀断层,体现的上新世-早更新世活动特征,与地质学者对青藏高原隆升时间的研究吻合。

  南北向断裂的形成原因也可能与喜马拉雅造山带的构造体制转换有关,构造的反转是因挤压速率变化而产生的结构调节作用(张进江,2013),转换发生在19~13Ma,其构造体制由之前的南北向伸展转变为南北向的挤压,东西向呈拉张状态,发育大量近南北走向的裂谷。构造体制的转变可能受板块汇聚速率的控制,当汇聚速率较快时,表现为南北向的挤压,而汇聚速率较慢时,则表现为南北向的伸展(王晓先等,2012)。最新研究认为,在20Ma前,印度板块与亚洲大陆的汇聚速率有逐渐减慢的趋势,在19~13Ma期间,板块汇聚速率呈快慢交替变化,但总体上表现为加快趋势,而在13Ma之后,汇聚速率快速增加。Replumaz等人对印度板块与亚洲大陆碰撞带的层析成像进行研究分析后,认为印度板块的俯冲具有多期次的变化,其中15Ma左右,原本较陡的俯冲板片发生断离,俯冲角变小,致使水平汇聚速率增加。在中新世,板块汇聚的角度也发生了变化,也可能引起了汇聚速率的改变,进而影响构造体制的转换。但仍需要进一步的考证工作。