希夏邦馬地區(qū)高喜馬拉雅脆性變形特征及其地質(zhì)意義

■郭尚宇 陳忠斌 袁凱

（廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院廣西南寧530000）

希夏邦馬地區(qū)高喜馬拉雅脆性變形特征及其地質(zhì)意義

■郭尚宇 陳忠斌 袁凱

（廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院廣西南寧530000）

1 引言

喜馬拉雅山脈是印度板塊與歐亞板塊碰撞的產(chǎn)物,前人主要是通過獲得熱年代學(xué)證據(jù)、地震資料、研究各種大型韌性剪切帶以及伸展斷裂來揭示該地區(qū)的隆升機(jī)制與活動(dòng)時(shí)間 [1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]。認(rèn)為喜馬拉雅地區(qū)新生代劃分出55-36，25-20，17-12和3Ma以來幾次強(qiáng)構(gòu)造抬升冷卻剝露期，且其隆升具有一定的定區(qū)域差異性，這種差異性可能與氣候響應(yīng)有關(guān)。前人研究主要集中在韌性變形域，年代上在中中新世以前（約>8Ma），地質(zhì)晚近時(shí)期的脆性域構(gòu)造變形歷史的研究相對(duì)薄弱。脆性構(gòu)造變形特征及其體現(xiàn)的動(dòng)力背景對(duì)全面認(rèn)識(shí)喜馬拉雅造山帶地質(zhì)地貌演化過程具有重要意義。

2 脆性構(gòu)造變形特征及應(yīng)力環(huán)境分析

在野外工作中選取了露頭較好的聶拉木剖面與吉隆剖面，記錄了35個(gè)觀察點(diǎn)上的680個(gè)節(jié)理產(chǎn)狀，基本可以代表高喜馬拉雅地區(qū)的脆性變形特征。

（1）近EW向低角度節(jié)理均為順層節(jié)理。該種節(jié)理雖然發(fā)育良好，在不同露頭上特征有所變化，但這種差異是有巖性的不同引起的，其產(chǎn)出形式基本上都是沿著早期先存劈理、片麻理發(fā)育，不見獨(dú)立產(chǎn)出的該組節(jié)理。該種節(jié)理形成于地殼淺層，以南北向擠壓為主應(yīng)力形成的，其產(chǎn)出形式應(yīng)該是穩(wěn)定且有規(guī)律變化的。但是，高喜馬拉雅地區(qū)該種節(jié)理明顯受到巖性與先存優(yōu)勢(shì)面控制：片巖露頭上該種節(jié)理間距為20cm，遠(yuǎn)小于片麻理露頭上100cm的節(jié)理間距；巖石先存優(yōu)勢(shì)面如節(jié)理、片麻理也大致控制了該種節(jié)理的產(chǎn)狀。除此之外，該種節(jié)理并沒有發(fā)現(xiàn)呈獨(dú)立產(chǎn)出。可見，該地區(qū)地殼淺層構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境不足以形成獨(dú)立的近EW向低角度逆斷性質(zhì)的破裂，只能作用于先存劈理。片麻理，形成具有逆斷性質(zhì)的順層節(jié)理。

圖2-1 近EW向高角度節(jié)理因調(diào)節(jié)高喜馬拉雅差異隆升而呈逆斷性質(zhì)

（2）近EW向高角度節(jié)理上同時(shí)存在指示正斷性質(zhì)與逆斷性質(zhì)的現(xiàn)象，而且該種節(jié)理的傾向發(fā)育具有十分明顯的不對(duì)稱性，其傾向全部為南傾。其原因可能有兩種：其一，在重力作用下，近EW向高角度節(jié)理本應(yīng)該發(fā)育兩組南傾與北傾的共軛高角度正斷性質(zhì)節(jié)理，但由于早期形成的劈理、片麻理產(chǎn)狀多為：10°-40°∠20° -40°，即北傾，先存軟弱面的存在使近EW北傾高角度節(jié)理不發(fā)育，或者說呈順層產(chǎn)出。但是在野外并沒有發(fā)現(xiàn)順層節(jié)理呈現(xiàn)正斷性質(zhì)，這可能是由于受到后期改造作用的影響；其二，由于8-9Ma印度季風(fēng)的形成[8]導(dǎo)致喜馬拉雅氣候的變化，高喜馬拉雅地區(qū)的降水量分布具有明顯的區(qū)域差異性，降水量有南往北遞減。高喜馬拉雅南部由于強(qiáng)烈的剝蝕作用使該地區(qū)巖石圈上部質(zhì)量減小，重力均衡作用導(dǎo)致隆升加劇，而高喜馬拉雅北部則由于降水稀少而導(dǎo)致以相對(duì)較緩的速度隆升。北傾的高喜馬拉雅地塊由于差異隆升的作用，使先存近EW向高角度節(jié)理呈現(xiàn)逆斷現(xiàn)象，在脆性變形域上，先存近EW向高角度節(jié)理對(duì)高喜馬拉雅的差異隆升起到調(diào)節(jié)作用（圖2-1）。

（3）各種節(jié)理發(fā)育的優(yōu)劣情況有差異，近EW向低角度節(jié)理＞近EW向高角度節(jié)理＞近NS向高角度節(jié)理＞近NE～NW向直立節(jié)理。但近EW向低角度節(jié)理作為順層節(jié)理并沒有表現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)性。可見，高角度節(jié)理包括近EW向高角度節(jié)理與近NS向高角度節(jié)理應(yīng)該是該地區(qū)脆性變形域中的優(yōu)勢(shì)節(jié)理，其反應(yīng)的垂向上的最大主應(yīng)力對(duì)這一區(qū)域的影響最大，而近NE～NW向直立節(jié)理與近EW向低角度節(jié)理所反應(yīng)的南北向擠壓的最大主應(yīng)力影響次之。這一現(xiàn)象說明了高喜馬拉雅地區(qū)脆性變形域內(nèi)構(gòu)造環(huán)境以重力坍塌為主，南北向擠壓收縮次之的現(xiàn)象。

由此可以描繪出了脆性變形應(yīng)力場演化過程：首先是早期因重力坍塌作用形成正斷性質(zhì)的近NS向高角度節(jié)理和近EW向高角度節(jié)理，近EW向高角度節(jié)理因先存北傾的劈理、片麻理而使其傾向發(fā)育明顯的不對(duì)稱性。隨后，近EW向高角度節(jié)理因調(diào)節(jié)高喜馬拉雅地塊差異隆升而被改造為逆斷性質(zhì)。由于該地區(qū)不斷的隆升與表層巖石的坍塌、剝蝕，其垂向應(yīng)力不斷減小，南北向應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)樽畲笾鲬?yīng)力，垂向應(yīng)力為中間主應(yīng)力，形成大量近NE～NW向直立節(jié)理。隨著巖石更加接近地表，垂向應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)樽钚≈鲬?yīng)力，但差應(yīng)力以不足以形成EW向低角度逆斷性質(zhì)的節(jié)理，只能作用于先存劈理、片麻理使它們呈現(xiàn)逆斷的性質(zhì)。此外，高喜馬拉雅地區(qū)各個(gè)節(jié)理發(fā)育程度的不同體現(xiàn)出該地區(qū)脆性變形域內(nèi)構(gòu)造作用以重力坍塌為主，南北向擠壓收縮次之的特征。

3 結(jié)論與討論

本文通過對(duì)聶拉木-吉隆高喜馬拉雅地區(qū)脆性變形的分析，總結(jié)出該地區(qū)脆性變形特征，揭示了高喜馬拉雅地區(qū)南北向差異隆升對(duì)于該地區(qū)脆性變形域的影響：1、南北向差異隆升作用于先存近EW向高角度節(jié)理，使之部分表現(xiàn)為逆斷性質(zhì)；2、剝蝕速率越大，韌脆性轉(zhuǎn)換帶深度越淺，因而南部韌脆性轉(zhuǎn)換帶深度淺于北部。最后，通過分析各種節(jié)理的應(yīng)力場，闡述了各種脆性變形的產(chǎn)生過程及其應(yīng)力環(huán)境的變化。聯(lián)系該地區(qū)獨(dú)特的氣候特征與地貌特征，認(rèn)為氣候造成的差異隆升使先存EW高角度節(jié)理產(chǎn)生逆斷性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。

這一結(jié)論直接從構(gòu)造應(yīng)力場的角度揭示了高喜馬拉雅地區(qū)存在的差異隆升，并證明了氣候因素產(chǎn)生的構(gòu)造抬升，進(jìn)一步完善了高喜馬拉雅地區(qū)在地質(zhì)晚近時(shí)期的隆升機(jī)制問題。對(duì)于脆性構(gòu)造演化的研究補(bǔ)充了喜馬拉雅造山帶完整的構(gòu)造演化。

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郭尚宇（1990～），男，畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（武漢），本科，助理工程師，研究方向?yàn)闃?gòu)造地質(zhì)學(xué)。