青藏高原地质,青藏高原是地球上海拔最高、面积最大、年代最新、并仍在隆升的一个高原。
构造和演化
青藏高原由北向南包括祁连-柴达木、昆仑、巴颜喀拉、羌塘-昌都、冈底斯和喜马拉雅等6个构造带,各构造带之间为蛇绿混杂岩所代表的缝合带隔开。大致以龙木错-金沙江缝合带为界,北面的祁连-柴达木,昆仑、巴颜喀拉构造带等,属于欧亚古陆南缘的构造带,在早中元古代结晶基底上,发育了早古生代优地槽,加里东运动使地槽回返,形成褶皱基底,晚古生代转化为稳定的盖层。其中石炭-二叠纪出现含煤建造,暖水动物群和华夏植物群繁盛。南面的冈底斯、喜马拉雅构造带,在中晚元古代结晶基底上整合递变,从早古生代开始发育了地台盖层,海相沉积一直延续到始新世,其中晚石炭世-早二叠世广泛发育了冈瓦纳相冰海杂砾岩和冷水型生物群,是冈瓦纳古陆北缘的微陆块。
由于这6个构造带最新海相地层层位和作为各构造带分界的缝合带,明显地从北向南依次变新,表明青藏高原是由欧亚大陆不断向南增生,冈瓦纳古陆北缘微陆块不断解体、北移、拼贴到欧亚大陆南缘而产生的。始新世青藏高原结束了洋壳演化和洋壳向欧亚大陆俯冲(见俯冲作用)的历史。由于印度洋不断扩张,已拼合的印度板块与欧亚大陆之间发生大陆岩石圈俯冲。在俯冲带地壳缩短,分层变形、分层加厚。经历了构造抬升和均衡隆升的阶段,在晚新生代青藏高原出现。青藏高原的形成主要是中更新世以来近200万年地壳隆升的结果,并且这一隆升过程至今尚未结束。
青藏高原中若干条反映不同时期洋壳的蛇绿岩带,揭示了冈瓦纳古陆不断解体,向北漂移,与欧亚古陆碰撞、拼合,欧亚古陆不断增生的历史。
主要岩带
北祁连蛇绿岩带
位于祁连中央隆起带北侧,沿玉门、肃南、祁连、门源一带出露了一套蛇绿岩,包括蛇纹石化橄榄岩、辉橄岩和纯橄岩;辉长岩、辉长辉绿岩;中基性海底喷发岩,主要为细碧岩、角斑岩,具枕状构造;放射虫硅质岩夹复理石砂板岩。呈北西-北西西向延伸600~700公里。带内发育有蓝闪石片岩,常出现在超镁铁岩上下盘,主要有绿帘石蓝闪片岩、石榴石蓝闪片岩和石英白云母蓝闪片岩3种组合类型,蓝闪石结晶粗大。大量生物化石证明,本带包括震旦纪晚期、寒武纪和奥陶纪早期3期古蛇绿岩,它们的岩石组合大体相似。蛇绿岩的地球化学特征和放射虫硅质岩的存在,说明古北祁连洋盆处于洋中脊环境。
昆仑蛇绿岩带
沿西大滩-修沟-玛沁断裂带残留了华力西末期的洋壳残体。蛇绿岩已失序,西段未见重要露头,东段花石峡、玛沁、玛曲一带,发现了百余个超镁铁岩体,属蛇绿岩套。与蛇绿岩伴生的构造混杂岩和泥砾混杂岩的基质是早三叠世复理石,夹有大量二叠纪石灰岩和含煤碎屑岩等外来块体。
龙木错-金沙江缝合带
总体呈北西西向展布,东段向南偏转,近期主要表现为右行走滑断裂,有地震活动。在其西段锡金乌兰湖、大鹏湖、玛尔盖茶卡一带,发现了一套混杂堆积,在三叠纪砂板岩中,夹有大量二叠纪灰岩岩块和镁铁、超镁铁岩块;在中段胜利湖、若拉岗、狮头山一带,构造混杂堆积和蛇绿混杂堆积十分发育;东段金沙江混杂堆积带宽40公里,南北向展布,分东西两个带。西带为蛇绿混杂岩,在蛇纹岩基质中包卷了大量二叠纪放射虫硅质岩、石灰岩、细碧角斑岩岩块。东带为野复理石,中三叠统砂板岩中含有大量泥盆纪、石炭纪和二叠纪灰岩岩块。金沙江缝合带闭合于印支运动。
班公错-怒江蛇绿岩带
曾为古特提斯南域的一个深海盆,保存了一套完整的洋岛环境的蛇绿岩组合,许多地方可以看到完整的洋壳序列。包括超镁铁岩、堆晶辉长岩、粒玄岩岩墙、枕状玄武岩、球颗玄武岩和放射虫硅质岩。放射虫为三叠纪-侏罗纪生物组合。上侏罗统-下白垩统浅海相碎屑岩不整合覆盖其上,其间往往发育有超镁铁岩古风化壳。
雅鲁藏布江蛇绿岩带
沿印度河-雅鲁藏布江蛇绿岩断续出露,长达1700公里,南北宽10~50公里。多处可以看到完整的洋壳序列。包括地幔超镁铁岩、堆晶辉长岩、辉长岩、枕状拉斑玄武岩、辉绿岩席状岩墙(床)群,上覆灰绿色、紫红色放射虫硅质岩。由于板块俯冲,与蛇绿岩相伴,发育了泥砾混杂岩和蛇绿混杂岩。泥砾混杂岩常在蛇绿岩南侧,从三叠纪末到白垩纪,形成许多构造混杂岩块。晚白垩世泥砾混杂岩,其基质为杂色硅泥质类复理石,含二叠纪石灰岩、玄武岩,三叠纪砂板岩、侏罗纪砂岩、灰岩和早白垩世硅质岩岩块。蛇绿混杂岩往往在蛇绿岩带北侧,在蛇纹岩基质中混入了三叠纪砂岩、白垩纪放射虫硅质岩、辉长岩、火山岩岩块。日喀则蛇绿岩底盘发育了动力变质的角闪石石榴石片岩,其同位素年龄为0.81亿年,是蛇绿岩仰冲侵位形成的。
地壳结构
地球物理场与地壳结构
在1°×1°布格重力异常图和卫星磁异常图上,青藏高原表现为一个外形呈纺锤状的封闭负异常区,夹持在塔里木地台、扬子地台和印度地台的正异常区之间,形成一个不对称的“重力盆地”。异常边缘陡峭,内部平坦,与地质构造格局和地形轮廓基本一致。航磁异常、布格重力异常等值线和均衡重力异常等值线,主要有两个延展方向:高原中西部近东西向,高原东部呈南北向。地壳厚度与地壳结构在南北方向上的变化大于东西方向。这些特征表明高原地壳深部构造与地壳表层构造一致。高原内部浅源地震断层面解和高原中源地震断层面解,揭示出高原的现今应力场,其主压应力轴多近南北向或北北东向,高原东部边缘近东西向。这说明高原岩石圈存在一个以近南北向水平压应力为主,及与之成正交的张应力为辅的近代构造应力场。高原中西部一系列近东走向的逆冲断裂带、推覆构造带等压性构造和走滑压剪性构造,都是在这种构造应力场的背景下形成的。
青藏高原地壳、上地幔介质在纵向与横向上均呈现出明显的不均一。岩石圈存在着清楚的块-层结构:纵向分层,横向分块。岩石圈厚度约140~170公里,地壳平均厚度70公里左右。地壳厚度在东西方向上较均匀,变化不大,而南北方向上变化较大,在几个主要断裂带上,莫霍面均发生错断。例如,雅鲁藏布江断裂带北侧,莫霍面比南侧抬升了8公里。同周围的地块相比,青藏高原地壳厚度要大一倍。爆炸地震和磁大地电流测深,揭示了高原地壳内部存在两个低速低阻层,它们是地壳内部物质对流、地壳加厚的滑移带和浅源地震的发震带。