西藏高原晚中生代以来重要构造事件的古地磁学约束

论文摘要

由若干构造地体组成的西藏高原是检验与理解板块构造理论以及地球动力学的天然地质实验室。由于对全球气候变化以及地球动力学的重大作用，板块碰撞与高原隆升两大科学问题成为全球关注的热点。然而，与西藏高原形成息息相关的晚中生代以来重要构造事件（如印度-欧亚大陆碰撞过程与启动时限，拉萨-羌塘地体碰撞时限，古亚洲板块碰撞后构造短缩量与旋转量等）至今仍存在巨大争议，直接阻碍了对岩石圈变形以及高原隆升动力学机制的正确认识。针对上述问题，本文对欧亚大陆最南缘的日喀则弧前盆地、西藏高原腹地尼玛盆地（拉萨地体）、双湖地区（羌塘地体）进行沉积学、磁性地层学以及构造古地磁学研究。数据结果表明：（1）日喀则弧前盆地在54-57Ma位于24.2±5.9°N，首次揭示了在54-57Ma这一关键时间的亚洲板块最南缘古位置。通过与印度最北缘对比，将印度-欧亚大陆初始碰撞时限限定在约50Ma，并提出晚白垩世-始新世亚洲板块南缘古纬度一直位于北纬24°，在碰撞初始的16Ma，古亚洲板块南缘未发生大量纬向运动，薄的大印度陆壳俯冲下插，并导致喜马拉雅发生大量陆内短缩、原西藏高原的早期隆升；（2）羌塘地体晚白垩世古纬度26.4±3.8°N，羌塘与拉萨地体的碰撞可能最终于晚白垩世结束（碰撞时间上限）；（3）印度-欧亚大陆碰撞所造成的亚洲板块南部南北向内陆短缩为约583km（60Ma之后）以及约737km（70Ma之后），大部分的印度-欧亚大陆汇聚量被大印度板块下插与特提斯喜马拉雅构造短缩所吸收；（4）与稳定欧亚大陆磁极相比较，尼玛盆地晚第三纪以来无构造旋转，而双湖地区晚白垩世以来发生巨大顺时针旋转（约55°）。通过综述相关磁偏角研究结果，本文认为西藏高原各个块体构造旋转在时间与空间上具有较大的不一致性，各个地点的构造旋转与区域构造样式（断层与褶皱）相关。（5）羌塘地体双湖地区阿布山组的沉积时代最可能为晚白垩世，尼玛盆地丁青湖组沉积时代为晚第三纪（约22.5-25Ma）。西藏高原腹地发育多处晚白垩世-晚第三纪冲积扇、辫状河、湖相三角洲的沉积盆地，并且指示干旱的气候类型，表明原西藏高原沉积环境特征早在晚白垩世已经建立。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 科学问题与研究意义
• 1.1.1 大陆碰撞的运动学过程
• 1.1.2 西藏高原的构造模型
• 1.1.3 亚洲板块磁倾角异常及其成因模式
• 1.1.4 印度-欧亚大陆汇聚以及西藏高原隆升的气候生态效应
• 1.2 方法学原理与实验分析
• 1.2.1 古地磁学应用于西藏高原构造问题的基本原理
• 1.2.2 磁性地层学
• 1.2.3 应用于本文的古地磁数据可靠性的判别标准
• 1.2.4 古地磁采样及实验程序
• 1.3 研究内容与工作量小结
• 2 区域地质背景
• 2.1 特提斯喜马拉雅、日喀则弧前盆地与雅鲁藏布江缝合带
• 2.2 拉萨、羌塘地体与班公湖-怒江缝合带
• 3 印度-欧亚大陆碰撞启动时限：来自亚洲板块最南缘的最新古地磁证据
• 3.1 古地磁学对碰撞约束的研究进展与争论
• 3.1.1 印度与欧亚大陆 APWP 直接对比
• 3.1.2 印度-欧亚板块汇聚速率
• 3.1.3 重磁化作用对碰撞时代的限定
• 3.1.4 雅鲁藏布江缝合带两侧古纬度直接对比
• 3.2 区域地质与古地磁采样
• 3.3 古地磁实验结果
• 3.3.1 岩石磁学实验结果
• 3.3.2 系统退磁实验及古地磁结果
• 3.4 讨论
• 3.4.1 印度板块北缘特提斯喜马拉雅地体古地磁数据综述
• 3.4.2 亚洲板块南缘拉萨地体、日喀则弧前盆地古地磁数据综述
• 3.4.3 亚洲板块南缘晚白垩世-现今的古纬度变化曲线：印度-欧亚大陆碰撞时间与地点的古地磁学约束
• 3.4.4 印度-欧亚大陆碰撞模式
• 3.5 小结
• 4 羌塘地体晚白垩世古地理重建
• 4.1 引言
• 4.2 区域地质背景
• 4.3 羌塘地体晚白垩纪红层阿布山组沉积学研究
• 4.4 阿布山组古地磁实验及结果
• 4.4.1 岩石磁学实验及结果
• 4.4.2 系统退磁实验及古地磁结果
• 4.5 讨论
• 4.5.1 阿布山组时代
• 4.5.2 羌塘地体古地磁数据综述
• 4.5.3 拉萨-羌塘地体碰撞与晚白垩世古地理重建
• 4.6 小结
• 5 尼玛盆地丁青湖组磁性地层学研究
• 5.1 引言
• 5.2 尼玛盆地地质背景及磁性地层学采样
• 5.3 岩相学、沉积环境分析
• 5.4 古地磁实验及结果
• 5.4.1 岩石磁学实验及结果
• 5.4.2 系统退磁实验及古地磁结果
• 5.5 磁性地层学
• 5.6 讨论与结论
• 6 亚洲板块中生代以来岩石圈变形短缩与地体构造旋转重建
• 6.1 引言
• 6.2 晚白垩世-渐新世亚洲板块南部古地磁数据对短缩量的约束
• 6.3 晚中生代以来拉萨-羌塘地体上构造旋转的分布与时代
• 6.4 西藏高原的隆升与生长机制探讨
• 7 结论：西藏高原晚中生代以来古地磁数据约束的构造演化历史
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附表1 欧亚-印度稳定古地磁极以及板块边缘古纬度数据表
• 附表2 错将顶群特征剩磁方向数据表
• 附表3 阿布山组特征剩磁方向数据表
• 附表4 尼玛盆地实测地层剖面
• 博士期间发表的论文目录