青藏高原隆升演化历史综述
1.地块组合期(洋壳俯冲造山、陆-陆碰撞造山)
(1)古特提斯的演化阶段
中二叠世末,古特提斯洋北支闭合,巴彦喀拉-松潘地块和昆仑地块拼合。三叠纪初,古特提斯洋南支(拉珠龙-金沙江洋)闭合,羌塘地块与巴颜喀拉-松潘地块合并。
(2)中特提斯演化阶段
二叠纪末至三叠纪初开始张开,中侏罗世闭合,侏罗纪末至白垩纪初完全闭合,冈底斯-念青唐古拉地块与羌塘地块合并。
(3)新特提斯演化阶段
约50 ~ 60 ma,雅鲁藏布江缝合带形成,青藏高原块体组装。
2.陆内会聚-地壳缩短和增厚以及推覆抬升期(从45-55ma开始)
(1)始新世(50 ~ 35 Ma),南北向挤压缩短,向北移动。
印度板块继续向北推进,被塔里木-华北板块阻挡。新生代,高原遭受强烈的南北挤压,导致明显的南北缩短。北部高原阿尔金断裂的左旋剪切滑动。始新世,冈底斯和金沙江-可可西里侵入中酸性岩浆。曲水杂岩中花岗闪长岩的K-Ar年龄为44 Ma,Rb-Sr等时线年龄为44±16ma,87Sr/86Sr初始值为0.7043±0.0064(桂传堂等,1982),表明与灭绝洋壳深熔作用有关。可可西里-金沙江花岗斑岩的K-Ar年龄为35 ~ 45 ma。
这一时期,大陆火山喷发在陆地上汇聚,呈东西向扩散。时代为古新世-始新世(E1-2),火山岩发育宽缓褶皱。高原内部从可可西里延伸至唐古拉山南,始新世至渐新世为低山丘陵。有昆南、可可西里、唐古拉北缘、扎楚藏布等坳陷,有伦坡拉、班戈等河湖沉积盆地。
(2)渐新世-中新世(35~5.3Ma),高原缓慢隆升和逆掩。
根据青藏高原两级夷平面及其相关的动植物化石和沉积物特征分析(张青松等,1983;杨一畴等,1983;崔志久,1996),青藏高原始新世至中新世(35 ~ 20 Ma)的海拔为1000 ~ 1500m。上新世早期,高度不超过1000 m,上升速度极慢。根据锆石和磷灰石的裂变径迹测年,25 ~ 17 Ma隆升速率大于2 mm/a,13 ~ 8 Ma隆升速率小于1 mm/a(钟大钊等,1996)。Zeitler认为喜马拉雅山在40 ~ 17 Ma期间的隆升速率为0.14 ~ 0.33 mm/a。兰州大学的研究人员指出,青藏高原在7.4~5 Ma期间的隆升速率为100 m/2 Ma(0.05 mm/a)。
这一时期高原沉积环境南北差异,以可可西里-巴颜喀拉为界,南部暖湿气候带深灰色含煤细碎屑岩,北部相对干热气候带杂色细碎屑沉积区(潘桂堂,1991)。
渐新世至中新世,青藏高原的构造变形以沿东西向、东北-东向和西北-西向古断裂的裂谷作用为特征,大陆地壳表面发育伸展构造。高原内的构造单元沿先存的大断裂整体隆升,发生水平和垂直的剪切、挤压或拉伸构造变化。横断山区发育大量拉分盆地,雅鲁藏布江带发育受正断层控制的半断陷盆地。冈底斯-念青唐古拉地区发育东西向、北西向和北东向裂谷盆地。
(3)上新世-更新世(约5 Ma开始,3.0 Ma后达到高峰),快速隆升。
上新世-更新世,整个高原大幅度隆升,早更新世晚期上升幅度达2000~3000 m(邓启东,1990)。根据磷灰石裂变径迹年龄,喜马拉雅的隆升速率在3 Ma时为1 ~ 2 mm/a,2 Ma时为2 ~ 7 mm/a,1~2 mm/a以来为10 ~ 30 mm/a(钟大正等,1996)。喜马拉雅花岗岩的锆石和磷灰石裂变径迹年龄分别为1.3 Ma和0.4 Ma(刘顺生,1988),据此估算该区更新世的隆升速率达到1 mm/a。兰州大学研究人员指出,青藏高原在0.78~0.59 Ma时的隆升速率为200m/0.2Ma(1mm/a);0.05 ~ 0.018毫安为300米/0.035毫安(10毫米/年);最强隆升时间为0.12 ~ 0.05 Ma,达到500m/0.07Ma(7.14mm/a);0.05~0.01毫安为300米/0.03毫安(10毫米/年)。2.48 Ma前后的高原隆升导致了季风和黄土沉积的形成。1.8 ~ 1.6毫安,海拔1500 ~ 3000米;海拔1.1毫安开始超过3000米(马宗晋,1998)。此时高原上散布着小盆地,部分山地洼地发育河湖相细砾-粗砾岩。上新世至第四纪,火山活动明显由南向北、由东南向西北迁移(潘桂堂,1991),活动时代较新,火山岩主要分布在北部高原。
无一例外地,高原周围的主要断层面向高原地区倾斜,高原地区的地壳明显强烈地被推回周围的盆地,周围的大块体强烈地楔入高原地区,促进了高原的陆内汇聚运动,导致高原地区的强烈隆升,整个高原上的围压使活动地壳在垂向上缩短增厚。
(4)全新世,平衡调整和伸展拆离。
青藏高原自0.01 Ma以来一直在上升。根据间隔20年的重复大地水准面测量,平均隆升速率为5 ~ 8 mm/a,并发生大规模的水平滑动运动。据GPS测量,格尔木与拉萨之间的缩短率为12 mm/a,青藏高原上升到4000 m以上,气候条件变化明显,冰期与间冰期交替出现。喀斯特地区发现许多洞穴,高原北部和东部有岩浆喷发。
地壳形变是现代地壳活动的标志,通过大地水准测量获得的地壳形变的空间分布和强度可以分析地壳运动的方式和强度。1957 ~ 1990垂直形变场研究表明,高原地区以大面积上升为主,喜马拉雅山最强,达到10 mm/a,向北上升速率逐渐减小。羌塘地区形成3 ~ 4 mm/a的平坦带,东部高原川西年速率可达3 ~ 7 mm/a(应少芬,1991)。
晚更新世以来,可可西里断裂南缘发生强烈的左旋走滑,平均走滑速率为2.5 ~ 10 mm/a,西段0973年M = 65438+M = 7.3、1975年M = 6的地震均表现为左旋走滑,并带有较大的正断层成分。
青藏高原在挤压隆升过程中,中新世以后逐渐开始东西向伸展变形。东西向的主要边界断层由逆冲推覆转变为走滑,产生侧向运动;沿北东向断层发生左旋剪切;纯剪切作用发生在平面上;出现南北向伸展的断陷(断裂)(马宗晋,1998)。
董等(1996)根据古地磁资料认为北祁连、昆仑、冈底斯地块北移距离白垩纪以来欧亚大陆稳定区非常近,平均约为16.6,喜马拉雅地块北移34.7。黄华秀等人认为河西走廊和酒西盆地的第三纪位移也与上述地块相似。这表明青藏高原的地形从白垩纪到第三纪渐新世一直保持着相同的运动。中新世,平均排水量减少到6左右。表明相对于稳定地块,渐新世至中新世仍有明显的北移。中新世以后,向北的相对迁移明显减少,高原的强烈隆升应该发生在上新世。因为自上新世以来,高原的北移几乎“停止”了。印度板块持续向北运动的能量几乎被用于青藏高原的隆升。同时,上新世早期,喜马拉雅吉隆盆地、高原北部的布隆盆地、柴达木北端和祁连山两端普遍产出三趾马化石及相应的生物组合(邓太平,1987),表明青藏高原处于森林和草原环境,地表高度约为1000 m,高原的强烈隆升期应在上新世晚期。晚上新世以来,喜马拉雅山前、昆仑山前和祁连山前的磨拉石建造具有相同的发育时代和相似的性质,表明青藏高原的隆升经历了统一的应力场。磨拉石层厚度由南向北趋于变薄,构造变形程度也体现出由南向北变弱的趋势,充分证明统一应力来自于由南向北的推挤,即来自于印度地台向北快速漂移产生的强大侧压力(黄等,1980)。