康文君， 徐錫偉， 于貴華， 譚錫斌， 李康

中國(guó)地震局地質(zhì)研究所 活動(dòng)構(gòu)造與火山重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京　100029

南迦巴瓦峰第四紀(jì)隆升期次劃分的熱年代學(xué)證據(jù)

康文君， 徐錫偉*， 于貴華， 譚錫斌， 李康

中國(guó)地震局地質(zhì)研究所 活動(dòng)構(gòu)造與火山重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京100029

摘要喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)南迦巴瓦峰核心區(qū)附近一個(gè)高程剖面上的8個(gè)片麻巖樣品裂變徑跡中值年齡介于0.71～2.07 Ma之間，平均封閉徑跡長(zhǎng)度在14.51～15.87 μm之間，標(biāo)準(zhǔn)偏差都小于0.84 μm；其冷卻年齡和徑跡長(zhǎng)度所作“香蕉圖”顯示出三期快速的抬升期，分別發(fā)生在距今0.71 Ma、1.23 Ma、2.05 Ma.結(jié)合已有磷灰石裂變徑跡冷卻年齡等值線圖顯示出南迦巴瓦峰核心區(qū)呈復(fù)式背斜狀快速隆升，而外圍拉薩地體和岡底斯構(gòu)造單元隆升速率慢的空間分布特征等，分析認(rèn)為這種差異隆升主要受構(gòu)造作用主導(dǎo)，氣候變化造成的均衡抬升起次要作用.

關(guān)鍵詞喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)； 南迦巴瓦峰； 裂變徑跡； 隆升； 青藏高原

In this work, we collected eight samples from a vertical profile near the Gega village, Mt. Namjagbarwa core region in the eastern Himalayan syntaxis, with elevations ranging from 3022 m to 4048 m. The samples are dated at the lab of Apatite to Zircon Inc Company with the LA-ICP-MS method.

We obtain reliable AFT cooling central ages and track length data of the eight samples. Apatite fission track central ages of the eight gneiss samples are from 0.71 to 2.07 Ma, their mean confined track lengths are from 14.51 to 15.87 μm, and length standard deviations are less than 0.84 μm. The boomerang pattern constructed by AFT cooling ages and track lengths indicate that three times of uplifting events, which occurred at 0.71 Ma, 1.23 Ma, 2.05 Ma, respectively.

The research shows that the Namjagbarwa core region experienced a fast uplift, while the peripheral Lhasa block uplifted slowly relative to the Namjagbarwa massif, representing the spatial distribution features. Then we infer that this kind of spatial differential uplifting pattern is dominated by tectonic events, and isostatic rebound uplifting only play a minor role.

1引言

構(gòu)造抬升和氣候變化在地貌塑造過(guò)程中的耦合作用，以及二者誰(shuí)更占主導(dǎo)等問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)前構(gòu)造地貌學(xué)的研究熱點(diǎn)(楊逸疇等，1995；王二七等，2002；Korup and Montgomery,2008；于祥江等，2011；Roering, 2012).以南迦巴瓦峰和南迦帕爾巴特峰為東、西兩個(gè)構(gòu)造結(jié)點(diǎn)，綿延2500多公里的喜馬拉雅造山帶是地球上最年輕的陸內(nèi)造山帶(龔俊峰等，2009)，喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)南迦巴瓦峰及其鄰區(qū)作為全球氣候與構(gòu)造相互作用最為強(qiáng)烈的地區(qū)，成為研究氣候和構(gòu)造作用之間相互關(guān)系最理想的實(shí)驗(yàn)地(Korup and Montgomery, 2008；Seward and Burg, 2008；于祥江等，2011；Larsen and Montgomery, 2012；Roering, 2012；Chirouze et al., 2013；Lang et al., 2013).

近20多年來(lái)許多中外學(xué)者對(duì)南迦巴瓦峰地區(qū)的低溫?zé)崮甏鷮W(xué)進(jìn)行了研究.Burg等 (1997，1998)在多雄拉背斜的層狀混合巖中獲得的三個(gè)鋯石裂變徑跡年齡均在2.5～2.6 Ma范圍內(nèi)，獲得的三個(gè)磷灰石裂變徑跡年齡均在0.9～1.1 Ma范圍內(nèi)；Ding (2001)在那木拉峰頂以西所采的變質(zhì)閃長(zhǎng)巖的角閃石40Ar/39Ar年齡為7.9 Ma；雷永良等(2008a,2008b)對(duì)出露在東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)南迦巴瓦地區(qū)那木拉峰的片麻巖進(jìn)行了系統(tǒng)垂向上的磷灰石裂變徑跡取樣分析，在3393～4537 m取樣高程內(nèi)的10個(gè)樣品獲得的磷灰石裂變徑跡分析結(jié)果顯示:中值年齡在0.64～1.58 Ma之間.劉超(2007)對(duì)喜馬拉雅山脈地區(qū)發(fā)表的磷灰石裂變徑跡年齡總結(jié)后發(fā)現(xiàn)，高喜馬拉雅最近一次的冷卻剝露時(shí)間發(fā)生在5 Ma以來(lái)，多數(shù)在3 Ma以后，尤其東西構(gòu)造結(jié)表現(xiàn)為3 Ma以來(lái)強(qiáng)烈的冷卻剝露歷史.龔俊峰等(2009)對(duì)東構(gòu)造結(jié)地區(qū)的黑云母40Ar/39Ar年齡進(jìn)行總結(jié)，圈定了圍繞南迦巴瓦約4～2 Ma的年齡范圍，并估算該區(qū)域4 Ma以來(lái)的剝露厚度在10 km以上.于祥江(2011)沿著多雄拉山谷采集了一條剖面，樣品的磷灰石裂變徑跡年齡分布在4.6～1.7 Ma之間.Seward和Burg ( 2008 )在更大的范圍內(nèi)得到了一系列的鋯石裂變徑跡年齡，年齡從0.2～17.6 Ma不等，而年齡分布和嘉黎斷裂帶或者雅魯藏布江縫合帶有很強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系.現(xiàn)有的低溫?zé)崮甏鷮W(xué)研究揭示了在東構(gòu)造結(jié)南迦巴瓦峰地區(qū)至少在3 Ma以來(lái)存在的異?？焖俾∩齽兟蹲饔?

當(dāng)前對(duì)于南迦巴瓦峰地區(qū)的快速隆升剝露機(jī)制尚有爭(zhēng)議，總結(jié)起來(lái)主要有兩大類模式.構(gòu)造作用主導(dǎo)的模式主要有：Ding等(2001)提出的逆沖雙重構(gòu)造以及南迦巴瓦斷塊“沖起構(gòu)造”擠出模式；Burg等(1997, 1998)，Seward和Burg(2008)提出的擠壓式楔入褶皺隆起模式；Xu等(2012)提出的地殼俯沖后快速折返模式.氣候作用主導(dǎo)或者觸發(fā)的模式主要有：Zeitler等(2001)提出的地表強(qiáng)烈侵蝕弱化地殼誘發(fā)的“構(gòu)造瘤”模式；孫東霞等(2009)提出的強(qiáng)烈侵蝕作用引發(fā)的地殼均衡反彈等.

由于低溫?zé)崮甏鷮W(xué)方法可以揭示地質(zhì)體的熱歷史，為研究地質(zhì)體構(gòu)造運(yùn)動(dòng)提供重要依據(jù)，因此本文以喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)作為研究區(qū)，利用低溫?zé)崮甏鷮W(xué)方法——磷灰石裂變徑跡(AFT)，結(jié)合前人在這一地區(qū)的熱年代學(xué)研究成果來(lái)研究東構(gòu)造結(jié)南迦巴瓦峰地區(qū)的構(gòu)造隆升剝露歷史和隆升期次，并試圖討論東構(gòu)造結(jié)地區(qū)差異構(gòu)造抬升過(guò)程中構(gòu)造和氣候因素所起的作用.

2構(gòu)造地質(zhì)背景及樣品采集

喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)在大地構(gòu)造上位于印度板塊和歐亞板塊相互碰撞、擠壓的結(jié)合部位，橫跨雅魯藏布江縫合帶，斷裂構(gòu)造發(fā)育，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，是新生代青藏高原隆升和剝露最快的地區(qū)之一(Xu et al., 2012).

喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)南迦巴瓦地區(qū)可以劃分為三個(gè)大的地質(zhì)單元：外部的拉薩地體和侵入的岡底斯島弧巖漿巖帶、內(nèi)部的特提斯喜馬拉雅帶以及呈弧形夾在兩者之間的雅魯藏布江縫合帶(孫東霞等，2009).雅魯藏布江縫合帶出露于岡底斯構(gòu)造島弧巖漿巖帶與特提斯喜馬拉雅帶之間，邊界以斷裂帶與拉薩地體和特提斯喜馬拉雅帶分隔(圖1).

東構(gòu)造結(jié)是由高喜馬拉雅高角閃巖相-麻粒巖相正負(fù)片麻巖組成的高級(jí)變質(zhì)體，整體上構(gòu)造是一個(gè)向北楔入的巨大南迦巴瓦復(fù)式背形穹窿(丁林等，1995；Burg et al., 1998；丁林和鐘大賚，2013).這個(gè)大型的背形穹窿構(gòu)造的輪廓呈向南開(kāi)口的“U”形剪切帶系統(tǒng)，這個(gè)剪切帶系統(tǒng)由韌性逆沖推覆帶和走滑剪切帶組成.構(gòu)造結(jié)的西邊界、東邊界分別由左旋走滑為主的米林—東久斷裂和右旋走滑為主的阿尼橋—墨脫斷裂限定，北邊界主要是右行走滑的嘉黎斷裂和大峽谷逆沖推覆構(gòu)造(Ding et al., 2001).其中，米林—東久斷裂作為東構(gòu)造結(jié)的西邊界，從斷裂帶中發(fā)育的拉伸線理可以看出，該斷裂的早期、中期、晚期分別經(jīng)歷了不同性質(zhì)的斷層作用：早期表現(xiàn)為深構(gòu)造層次的韌性變形，其運(yùn)動(dòng)學(xué)性質(zhì)為左行走滑剪切；此外，片理化角閃巖片理面上局部可見(jiàn)傾向方向的擦痕或拉伸線理，且指示上沖，說(shuō)明雅江斷裂中期活動(dòng)具逆斷層性質(zhì)；后期的脆性疊加作用表現(xiàn)為小規(guī)模的脆性斷層切割早期的韌性變形片理，主要有三次脆性活動(dòng)，即第一次的左行走滑剪切，第二次的上盤上沖以及第三次的上盤下落，分別留下了構(gòu)造角礫巖、碎粉巖、斷層泥等脆性變形的構(gòu)造巖(Ding et al., 2001；張進(jìn)江等，2003).與西邊界相似，阿尼橋—墨脫斷裂作為東構(gòu)造結(jié)的東邊界，亦是規(guī)模巨大的走滑變形帶，但是總體運(yùn)動(dòng)學(xué)性質(zhì)以右旋走滑為主，兼具有向東的俯沖作用.構(gòu)造結(jié)北邊界最為復(fù)雜，主要由嘉黎斷裂和大峽谷逆沖推覆構(gòu)造組成，并被北東向走滑斷裂切割錯(cuò)斷.嘉黎斷裂為大型韌性斷層帶，其中的線理、不對(duì)稱眼球構(gòu)造反映該帶為右旋走滑剪切帶.其南側(cè)發(fā)育高角度逆沖剪切帶，由糜棱巖化片麻巖組成，表現(xiàn)為下盤向北俯沖作用(Ding et al., 2001；張進(jìn)江等，2003).

圖1　雅魯藏布江大峽谷及其鄰區(qū)地質(zhì)圖Fig.1　Geological map of the Yarlung Zangbo Great Canyon and adjacent areas

本文樣品均采自雅魯藏布江大峽谷南迦巴瓦峰地區(qū)西南側(cè)格嘎附近山坡上，從海拔3022 m到4048 m采集了一個(gè)基巖樣品的高程剖面(圖1和圖2；表1)，一共11個(gè)樣品，其中8個(gè)樣品得到有效數(shù)據(jù)，樣品之間的垂向間隔約50到100 m，巖性均為南迦巴瓦巖群的片麻巖.

3樣品測(cè)試原理及測(cè)試結(jié)果

室內(nèi)磷灰石單礦物分選后，送至美國(guó)A2Z公司(Apatite to Zircon Inc)對(duì)樣品進(jìn)行磷灰石裂變徑跡測(cè)年分析，采用的方法是LA-ICP-MS法裂變徑跡測(cè)年.傳統(tǒng)的裂變徑跡測(cè)試方法采用最廣泛的是外探測(cè)器法(Fleischer et al., 1975)，間接得到磷灰石顆粒中現(xiàn)今238U含量.但是，由于存在中子通量檢測(cè)238U裂變常數(shù)很難準(zhǔn)確確定礦物顆粒向白云母片注冊(cè)誘發(fā)徑跡的系數(shù)等諸多方面因素的不確定性，影響測(cè)試分析結(jié)果的準(zhǔn)確性.另外，一般輻照過(guò)程所需要的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，特別是在2011年日本福島核電站泄露事件后，世界各國(guó)均加大對(duì)放射性物品審查力度，樣品在國(guó)際國(guó)內(nèi)輸送周期加長(zhǎng)，這也制約了裂變徑跡定年技術(shù)的發(fā)展(李天義等，2013).

圖2　 (a)采樣平面位置及(b)高程分布圖Fig.2　Map showing sampling sites along the Yarlung Zangbo Great Canyon (a) and topographic profile (b)

隨著激光剝露-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(LA-ICP-MS) 的迅速發(fā)展，使得磷灰石顆粒的238U含量(一般小于30 μg·g-1) 的直接測(cè)量成為了可能，為裂變徑跡的測(cè)試提供了工作基礎(chǔ).Hasebe等(2004)利用該方法進(jìn)行裂變徑跡定年的測(cè)試分析，并建立了相對(duì)應(yīng)的年齡計(jì)算方程，即在對(duì)磷灰石進(jìn)行蝕刻和自發(fā)裂變徑跡數(shù)目統(tǒng)計(jì)之后，使用LA-ICP-MS技術(shù)直接進(jìn)行238U含量的測(cè)試，以用于年齡計(jì)算(Hasebe et al., 2004；李天義等，2013).

LA-ICP-MS方法測(cè)得的裂變徑跡表觀年齡t計(jì)算公式如下(Hasebe et al., 2004)：

其中：λd為自然界中238U的總衰變常數(shù)，通常取1.55124×10-10a-1；ρs為礦物顆粒剖光面相交的自發(fā)徑跡的密度；校正系數(shù)ε值可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣品的已知年齡求得：

其中：tSTD為標(biāo)準(zhǔn)樣品年齡.8個(gè)樣品的測(cè)試結(jié)果如表1所示.

表1　南迦巴瓦峰地區(qū)格嘎剖面磷灰石裂變徑跡測(cè)試數(shù)據(jù)

注：ρs為自發(fā)徑跡密度;P2表示所有檢驗(yàn)單顆粒年齡正態(tài)分布置信度的量值；裂變徑跡年齡為樣品的中值年齡, 置信區(qū)間為1σ，95%-CI表示-σ的誤差，95%+CI表示+σ的誤差.

4三期快速抬升-剝露事件確定

磷灰石裂變徑跡記錄的是巖石在60～110 ℃(±10 ℃)的部分退火帶所經(jīng)歷的熱歷史過(guò)程，單個(gè)年齡不能直接解釋樣品在低于封閉溫度時(shí)的時(shí)間，而可能表現(xiàn)為磷灰石退火部分重置后的表觀年齡，往往不能直接代表地質(zhì)事件的時(shí)間.根據(jù)前人研究可知只有較長(zhǎng)的徑跡長(zhǎng)度和較小的長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)差的年齡數(shù)據(jù)才能反映事件時(shí)間(雷永良等，2008a,2008b).

本文得到的8個(gè)磷灰石裂變徑跡冷卻年齡都小于3 Ma，似乎不具有明顯年齡與高程正相關(guān)或者負(fù)相關(guān)關(guān)系，這可以是由于年齡值太年輕或者高程跨度不夠大.通過(guò)得到南迦巴瓦地區(qū)的8個(gè)數(shù)據(jù)和前人10個(gè)磷灰石裂變徑跡數(shù)據(jù)作圖分析(圖3)，呈現(xiàn)出典型的“香蕉圖”的模式關(guān)系，顯示出存在三次加速隆升事件，其時(shí)間分別為距今0.71 Ma、1.23 Ma、2.05 Ma.這三個(gè)時(shí)間年齡值的直方圖均顯示為未受到熱擾動(dòng)的單峰分布(圖3)，徑跡長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，都大于14.5 μm，1σ標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.87 μm，可以指示快速隆升-剝露事件的年齡(Gleadow et al., 1986；雷永良等，2008a,2008b).這一事實(shí)說(shuō)明，喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)新生代晚期以來(lái)發(fā)生過(guò)強(qiáng)烈的隆升，且其隆升具有間歇性、多期性、階段性的基本特征.

根據(jù)本文得到的磷灰石裂變徑跡結(jié)果，結(jié)合前人在南迦巴瓦峰核心區(qū)附近獲得的磷灰石裂變徑跡、鋯石裂變徑跡、角閃石40Ar/39Ar數(shù)據(jù)(Burg et al., 1997, 1998； Ding et al., 2001；于祥江等，2011)作圖分析，大約在3～8 Ma期間，冷卻速率約為50 ℃/Ma；而3 Ma以來(lái)，冷卻速率加快到100 ℃/Ma.假定地溫梯度25～40 ℃/km(高起伏地區(qū)地溫場(chǎng)變化區(qū)間較大)，計(jì)算得3 Ma前、后抬升剝露速率分別為1.25～2 mm·a-1和2.5～4 mm·a-1，據(jù)此可知南迦巴瓦峰地區(qū)3 Ma以來(lái)快速的抬升剝露(圖4)，推算剝蝕量約為7.5～12 km；而距今3 Ma至8 Ma期間的剝蝕量約為6.25～10 km.龔俊峰等(2009)在南迦巴瓦核心區(qū)獲得的黑云母40Ar/39Ar年齡為2～4 Ma，估算4 Ma以來(lái)的剝蝕厚度約為10 km，這與本文獲得的剝蝕厚度吻合.另外南迦巴瓦變質(zhì)體中出露的高壓麻粒巖(Xu et al.，2012；Ding et al. ，2001)也說(shuō)明了南迦巴瓦峰地區(qū)存在巨厚的地層剝蝕.3 Ma以來(lái)達(dá)到10 km的剝露量是非常巨大的，而圍繞南迦巴瓦峰的巨型冰川和流經(jīng)的雅魯藏布江強(qiáng)烈的侵蝕和搬運(yùn)能力為南迦巴瓦峰的快速剝露作用提供了天然條件(Seward and Burg, 2008； Korup and Montgomery, 2008).

圖3　東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)南迦巴瓦峰地區(qū)格嘎剖面磷灰石裂變徑跡數(shù)據(jù)香蕉圖圖中圓點(diǎn)數(shù)據(jù)為本文測(cè)得的結(jié)果，三角形數(shù)據(jù)引自雷永良等(2008a,2008b).Fig.3　Boomerang pattern of apatite fission track from the Gega profile near the Mt. Namjagbarwa in the eastern Himalayan syntaxisBlack dots are new data in this work, and black triangles are from Lei et al. (2008a,2008b).

圖4　南迦巴瓦峰格嘎附近熱年代學(xué)溫度-年齡圖數(shù)據(jù)來(lái)自本文測(cè)試結(jié)果和Burg等(1998)，Ding等(2001).Fig.4　Temperature versus age plot summarizing the thermochronologic results from near Gega profile in the Mt. Namjagbarwa Data are from this paper and Burg et al. (1998), Ding et al. (2001).

5分析與討論

綜合本文和前人在東構(gòu)造結(jié)地區(qū)獲得的磷灰石裂變徑跡年齡數(shù)據(jù)(Seward and Burg, 2008；Ding et al., 2001；Burg et al., 1997, 1998)，用Surfer軟件繪制出的年齡等值線圖(圖5)可以明顯看出，東構(gòu)造結(jié)及其鄰近地區(qū)被西邊界、東邊界、北邊界等邊界斷裂圍限的構(gòu)造結(jié)內(nèi)部的南迦巴瓦復(fù)式背斜穹窿核心區(qū)的年齡都小于3 Ma，而核心區(qū)以外的拉薩地體與岡底斯構(gòu)造單元冷卻年齡大多大于3 Ma，說(shuō)明南迦巴瓦峰核心區(qū)冷卻速率明顯快于非核心區(qū)；而在南迦巴瓦峰北部沿嘉黎斷裂方向的易貢藏布和帕隆藏布地區(qū)冷卻年齡非常年輕，約1 Ma左右，這可能是受到北部嘉黎斷裂活動(dòng)影響所致(Seward and Burg, 2008)，而Zeitler等(2014)認(rèn)為這可能與易貢藏布和帕隆藏布江1 Ma左右被雅魯藏布江襲奪造成的河流強(qiáng)烈的下切作用有關(guān).

東構(gòu)造結(jié)地區(qū)南迦巴瓦峰附近最新的低溫?zé)崮甏鷮W(xué)數(shù)據(jù)都表明南迦巴瓦峰核心區(qū)距今3 Ma以來(lái)的快速隆升，并圍繞著東構(gòu)造結(jié)西邊界、東邊界、北邊界，構(gòu)造結(jié)內(nèi)部南迦巴瓦核心區(qū)相對(duì)于非核心區(qū)強(qiáng)烈的差異構(gòu)造抬升.當(dāng)前學(xué)者對(duì)于東構(gòu)造結(jié)這種隆升差異現(xiàn)象主要有以下兩種解釋：

圖5　研究區(qū)磷灰石裂變徑跡年齡等值線圖Fig.5　Contour map of apatite fission track ages in the study area

(1) 氣候主導(dǎo)

雅魯藏布江流域南側(cè)高聳的喜馬拉雅山作為氣候上的屏障，印度洋季風(fēng)難于逾越它直接到達(dá)雅魯藏布江中上游地區(qū)，而只能從下游順河谷伸入，因而降水量自東向西明顯地減少，這反映在流水的侵蝕作用是由下游向上游逐漸由強(qiáng)變?nèi)醯?并且整個(gè)青藏高原，水平方向上顯然由東南向西北，由高原邊緣深入到高原內(nèi)部，溫度和降水都在逐漸下降.強(qiáng)大的降雨必然導(dǎo)致剝露作用的加劇，剝露作用對(duì)地貌的形成起著極為重要的作用(王二七等，2002；孫東霞等，2009；于祥江等，2011). 這種假設(shè)認(rèn)為雅魯藏布大峽谷河段流域地質(zhì)體在距今3 Ma以來(lái)的冷卻過(guò)程似乎不是區(qū)域構(gòu)造作用的結(jié)果，可能與氣候因素引起的強(qiáng)烈剝露作用密切相關(guān)：長(zhǎng)期的強(qiáng)烈快速剝露促使地殼均衡反彈，引起東構(gòu)造結(jié)距今3 Ma以來(lái)的快速抬升.

“氣候主導(dǎo)論”存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

① 現(xiàn)代降水分布并不能代表地質(zhì)歷史時(shí)期的降水分布，我們并未獲得過(guò)去幾個(gè)百萬(wàn)年的降水情況，該地區(qū)降雨分布與高喜馬拉雅造山帶抬升運(yùn)動(dòng)關(guān)系十分密切，地質(zhì)歷史時(shí)期降雨分布變化可能非常大，用現(xiàn)今降雨情況來(lái)等效過(guò)去地質(zhì)歷史時(shí)期的降雨是不可靠的.目前只能通過(guò)冰蓋的發(fā)育大致知道“水汽通道”開(kāi)始于中更新世(楊逸疇等，1995；王二七等，2002；高登義，2008；于祥江等，2011)，然而南迦巴瓦峰的快速隆升至少早在3 Ma以來(lái)就已經(jīng)開(kāi)始，早于水汽通道的形成時(shí)間.

② 孫東霞(2009)認(rèn)為東構(gòu)造結(jié)2.5 Ma以來(lái)的快速冷卻不是區(qū)域構(gòu)造抬升作用造成的，而是主要與氣候作用有關(guān)；但是西構(gòu)造結(jié)并不存在類似的雅魯藏布江“水汽通道”作用，卻有同東構(gòu)造結(jié)非常類似的地質(zhì)構(gòu)造和地貌特征，并且在南迦帕爾巴特峰地區(qū)具有和東構(gòu)造結(jié)南迦巴瓦峰地區(qū)相似的中心集中式的冷卻歷史(丁林等，1995；Zeitler et al., 2001)，這說(shuō)明東西構(gòu)造結(jié)的快速抬升-剝露作用很可能都是由構(gòu)造作用主導(dǎo)的.

③ 如果是氣候變化導(dǎo)致均衡反彈，均衡反彈是在高密度、黏滯性較大的巖漿中進(jìn)行的，因此均衡隆升運(yùn)動(dòng)極其緩慢，并需要一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的地質(zhì)時(shí)期.一般說(shuō)來(lái)，只有在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)微弱的地區(qū)，地殼均衡反彈作用提供了區(qū)域上發(fā)生垂直運(yùn)動(dòng)的主要力源，比如在被冰原覆蓋的陸地表面冰后期的彈性回跳；而在喜馬拉雅山脈、龍門山地區(qū)等構(gòu)造抬升強(qiáng)烈的地區(qū)，地殼均衡反彈只被動(dòng)的貢獻(xiàn)了很小部分隆升量，構(gòu)造抬升才是占據(jù)地殼抬升的主導(dǎo)作用.

④ 均衡反彈作用造成的抬升作用是一種區(qū)域的均衡抬升，冷卻年齡和高程剖面應(yīng)該是正相關(guān)關(guān)系，即高程越高巖石的冷卻年齡越老，然而據(jù)Tu等(2015)在南迦巴瓦峰西南坡采集的一個(gè)高程跨度達(dá)到2000 m的剖面結(jié)果顯示，AFT和黑云母40Ar/39Ar的高程年齡關(guān)系均呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，與均衡抬升作用矛盾.模擬結(jié)果顯示了南迦巴瓦附近存在一個(gè)旋轉(zhuǎn)式的獨(dú)特巖石運(yùn)動(dòng)速度場(chǎng)，這種巖石速度場(chǎng)更符合構(gòu)造掀斜運(yùn)動(dòng).

(2) 構(gòu)造主導(dǎo)

丁林等(1995)認(rèn)為印度板塊的東南角楔入本地區(qū)，使得不同構(gòu)造單元向結(jié)點(diǎn)部位發(fā)生集中壓縮變形.在印度板塊持續(xù)向北擠壓作用下，形成了協(xié)調(diào)印度板塊擠入、岡底斯巖漿弧的擴(kuò)展和印度板塊旋轉(zhuǎn)的東構(gòu)造結(jié)南迦巴瓦復(fù)式背形穹窿.該背形穹窿在西邊界米林—東久斷裂、東邊界阿尼橋—墨脫斷裂及北邊界大峽谷逆沖推覆構(gòu)造的協(xié)調(diào)下，南迦巴瓦斷塊形成了一個(gè)向上沖起的“沖起構(gòu)造(pop-up)”,這種構(gòu)造樣式認(rèn)為南迦巴瓦復(fù)式背斜穹窿相對(duì)于周邊構(gòu)造單元存在快速的差異隆升作用(Ding et al., 2001).由于該地區(qū)的高侵蝕速率可能會(huì)造成地殼的均衡反彈作用以及Zeitler等(2001)描述的“構(gòu)造瘤”反饋隆升作用，這些作用可能也對(duì)構(gòu)造抬升具有一定貢獻(xiàn)，完全不考慮地表作用是不合適的.

值得一提的是，3 Ma左右也是喜馬拉雅西構(gòu)造結(jié)南迦帕特峰快速隆升時(shí)期(Zeitler et al.， 2001)，相似的大地構(gòu)造位置表明了東西構(gòu)造結(jié)具有類似的應(yīng)力集中作用，3 Ma可能是印度板塊與歐亞板塊東西構(gòu)造結(jié)犄角處的強(qiáng)烈擠壓作用時(shí)期；而距今0.71 Ma、1.23 Ma時(shí)期的構(gòu)造隆升也對(duì)應(yīng)于青藏高原的昆黃運(yùn)動(dòng)(李吉均等，1979，2001；Liu et al., 1996；吳錫浩和安芷生，1996；Li et al., 2014).

本文認(rèn)為東構(gòu)造結(jié)地區(qū)的隆升模式為：8～3 Ma南迦巴瓦背形構(gòu)造整體向北楔入拉薩地體，南迦巴瓦峰地區(qū)隆升-剝露速率約為1.25～2 mm·a-1；3 Ma以來(lái)，由于持續(xù)向北楔入作用導(dǎo)致南迦巴瓦峰南側(cè)的那木拉逆沖斷裂的活動(dòng)，在大峽谷逆沖斷裂和那木拉逆沖斷裂的夾持下形成“沖起構(gòu)造”南迦巴瓦斷塊向上快速擠出，隆升-剝露速率可達(dá)2.5～4 mm·a-1.氣候變化導(dǎo)致的強(qiáng)烈地表侵蝕作用可能會(huì)引發(fā)地殼的均衡抬升，但這部分抬升貢獻(xiàn)僅起次要作用.

6結(jié)論

(1) 喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)南迦巴瓦峰核心區(qū)距今3 Ma以來(lái)發(fā)生過(guò)3期快速構(gòu)造抬升事件，分別發(fā)生在距今約0.71 Ma、1.23 Ma和2.05 Ma.

(2) 東構(gòu)造結(jié)南迦巴瓦峰核心區(qū)3 Ma以來(lái)的平均剝露速率達(dá)到2.5～4 mm·a-1，剝露厚度估算約7.5～12 km，明顯快于非核心區(qū).

(3) 東構(gòu)造結(jié)南迦巴瓦峰地區(qū)距今3 Ma以來(lái)的快速抬升剝露作用主要是以構(gòu)造作用為主導(dǎo)，氣候變化引發(fā)的地殼均衡抬升起次要作用.

致謝感謝評(píng)審專家為本文提出的寶貴建議和意見(jiàn)，同時(shí)感謝中國(guó)地震局地質(zhì)研究所梁小華副研究員、王萍研究員、趙仕亮碩士，中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院石定國(guó)老師、張運(yùn)達(dá)老師對(duì)本文野外工作的大力幫助.

References

Burg J P, Davy P, Nievergelt P, et al. 1997. Exhumation during crustal folding in the Namche-Barwa syntaxis.TerraNova, 9(2): 53-56.

Burg J P, Nievergelt P, Oberli F, et al. 1998. The Namche Barwa syntaxis: evidence for exhumation related to compressional crustal folding.JournalofAsianEarthSciences, 16(2-3): 239-252.

Chirouze F, Huyghe P, van der Beek P, et al. 2013. Tectonics, exhumation, and drainage evolution of the eastern Himalaya since 13 Ma from detrital geochemistry and thermochronology, Kameng River Section, Arunachal Pradesh.GeologicalSocietyofAmericaBulletin, 125(3-4): 523-538.

Ding L, Zhong D L, Pan Y S, et al. 1995. Fission track evidence for the Neocene rapid up lifting of the eastern Himalayan syntaxis.ChineseScienceBulletin(in Chinese), 40(16): 1497-1500.

Ding L, Zhong D L, Yin A, et al. 2001. Cenozoic structural and metamorphic evolution of the eastern Himalayan syntaxis (Namche Barwa).EarthandPlanetaryScienceLetters, 192(3): 423-438.

Ding L, Zhong D L. 2013. The tectonic evolution of the eastern Himalaya syntaxis since the collision of the Indian and Eurasian plates.ChineseJournalofGeology(in Chinese), 48(2): 317-333.

Fleischer R L, Price P B, Walker R M. 1975. Nuclear Tracks in Solids: Principles and Applications. Berkeley: University of California Press.

Gao D Y. 2008. Expeditionary studies on the Moisture Passage of the Yarlung Zangbo River.ChineseJournalofNature(in Chinese), 30(5): 301-303.Gleadow A J W, Duddy I R, Green P F, et al. 1986. Confined fission track lengths in apatite: a diagnostic tool for thermal history analysis.ContributionstoMineralogyandPetrology, 94(4): 405-415.

Gong J F, Ji J Q, Zhou J, et al. 2009. Cooling history constrained by detrital40Ar/39Ar geochronology in Eastern Himalaya Syntaxis: Implications for climatic and tectonic records.ActaPetrologicaSinica(in Chinese), 25(3): 621-635.

Hasebe N, Barbarand J, Jarvis K, et al. 2004. Apatite fission-track chronometry using laser ablation ICP-MS.ChemicalGeology, 207(3-4): 135-145.

Korup O, Montgomery D R. 2008. Tibetan plateau river incision inhibited by glacial stabilization of the Tsangpo gorge.Nature, 455(7214): 786-789.

Lang K A, Huntington K W, Montgomery D R. 2013. Erosion of the Tsangpo Gorge by megafloods, Eastern Himalaya.Geology, 41(9): 1003-1006.

Larsen I J, Montgomery D R. 2012. Landslide erosion coupled to tectonics and river incision.NatureGeoscience, 5(7): 468-473. Lei Y L, Zhong D L, Jia C Z, et al. 2008a. Late Cenozoic differential uplift-exhumation of batholith and propagation of uplift recorded by fission track thermochronology in Chayu area, the southeast margin of the Tibetan Plateau.ActaPetrologicaSinica(in Chinese), 24(2): 384-394.

Lei Y L, Zhong D L, Ji J Q, et al. 2008b. Fission track evidence for two pleistocene uplift-exhumation events in the eastern himalayan syntaxis.QuaternarySciences(in Chinese), 28(4): 585-590. Li J J, Wang S X, Zhang Q S, et al. 1979. A discussion on the period, amplitude and type of the uplift of the Qinghai-Xizang Plateau.ScienceChinaMathematics, 22(11): 1314-1328.

Li J J, Fang X M, Pan B T, et al. 2001. Late Cenozoic intensive uplift of Qinghai-Xizang Plateau and its impacts on environments in surrounding area.QuaternarySciences(in Chinese), 21(5): 381-391.

Li J J, Fang X M, Song C H, et al. 2014. Late Miocene-Quaternary rapid stepwise uplift of the NE Tibetan Plateau and its effects on climatic and environmental changes.QuaternaryResearch, 81(3): 400-423.

Li T Y, Zhou Y, Fang S, et al. 2013. A new method for apatite fission track dating the Laser-ICPMS method.Oil&GasGeology(in Chinese), 34(4): 550-557. Liu C, Wang G C, Wang A, et al. 2007. Fission-track evidence of Cenozoic different uplift processes of Himalayan Mountains.EarthScienceFrontiers(in Chinese), 14(6): 273-281.

Liu T S, Ding M L, Derbyshire E. 1996. Gravel deposits on the margins of the Qinghai-Xizang Plateau, and their environmental significance.Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology, 120(1-2): 159-170. Roering J. 2012. Tectonic geomorphology: Landslides limit mountain relief.NatureGeoscience, 5(7): 446-447.Seward D, Burg J P. 2008. Growth of the Namche Barwa Syntaxis and associated evolution of the Tsangpo Gorge: Constraints from structural and thermochronological data.Tectonophysics, 451(1-4): 282-289.

Sun D X, Ji J Q, Zhang Z C, et al. 2009. AFT dating of detrital apatites from the Yarlung Zangbo Great Canyon: Implications for its distinct geomorphological evolution.ChineseScienceBulletin(in Chinese), 54(23): 3738-3747. Tu J Y, Ji J Q, Sun D X, et al. 2015. Thermal structure, rock exhumation, and glacial erosion of the Namche Barwa Peak, constraints from thermochronological data.JournalofAsianEarthSciences, 105: 223-233.

Wang E Q, Chen L Z, Chen Z L. 2002. Tectonic and climatic element-contrlled evolution of the Yalungzangbu River in Southern Tibet.QuaternarySciences(in Chinese), 22(4): 365-373. Wu X H, An Z S. 1996. Loess-soil sequence of Loess Plateau and uplifting of Tibet Pleatau.ScienceinChina(SeriesD) (in Chinese), 26(2): 103-110. Xu Z Q, Ji S C, Cai Z H, et al. 2012. Kinematics and dynamics of the Namche Barwa Syntaxis, eastern Himalaya: Constraints from deformation, fabrics and geochronology.GondwanaResearch, 21(1): 19-36. Yang Y C, Gao D Y, Li P S. 1995. Geographical found and research progress of the world′s largest canyon ─ Yarlung Zangbu Grand Canyon invistigation and exploration achievement.AdvanceinEarthScience(in Chinese), 10(3): 299-303.

Yu X J, Ji J Q, Gong J F, et al. 2011. Evidences of rapid erosion driven by climate in the Yarlung Zangbo (Tsangpo) Great Canyon, the eastern Himalayan syntaxis.ChineseScienceBulletin, 56(11): 1123-1130. Zeitler P K, Meltzer A S, Koons P O, et al. 2001. Erosion, Himalayan geodynamics, and the geomorphology of metamorphism.GSAToday, 11: 4-9. Zeitler P K, Meltzer A S, Brown L, et al. 2014. Tectonics and topographic evolution of Namche Barwa and the easternmost Lhasa block, Tibet.GeologicalSocietyofAmericaSpecialPapers, 507: 23-58.

Zhang J J, Ji J Q, Zhong D L, et al. 2004. Structural pattern of eastern Himalayan syntaxis in Namjag barwa and its formation

process.ScienceChinaEarthSciences, 47(2): 138-150.

附中文參考文獻(xiàn)

丁林, 鐘大賚, 潘裕生等. 1995. 東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)上新世以來(lái)快速抬升的裂變徑跡證據(jù). 科學(xué)通報(bào), 40(16): 1497-1500.

丁林, 鐘大賚. 2013. 印度與歐亞板塊碰撞以來(lái)東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)的演化. 地質(zhì)科學(xué), 48(2): 317-333.

高登義. 2008. 雅魯藏布江水汽通道考察研究. 自然雜志, 30(5): 301-303.

龔俊峰, 季建清, 周晶等. 2009. 東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)氣候構(gòu)造作用下熱史演化的40Ar/39Ar年代學(xué)記錄. 巖石學(xué)報(bào), 25(3): 621-635. 雷永良, 鐘大賚, 賈承造等. 2008a. 青藏高原東南緣察隅地區(qū)晚新生代巖體差異抬升-剝露和高原擴(kuò)展的裂變徑跡證據(jù). 巖石學(xué)報(bào), 24(2): 384-394.

雷永良, 鐘大賚, 季建清等. 2008b. 東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)更新世兩期抬升-剝露事件的裂變徑跡證據(jù). 第四紀(jì)研究, 28(4): 584-590.

李吉均, 文世宣, 張青松等. 1979. 青藏高原隆起的時(shí)代、幅度和形式的探討. 中國(guó)科學(xué), (6): 608-616.

李吉均, 方小敏, 潘保田等. 2001. 新生代晚期青藏高原強(qiáng)烈隆起及其對(duì)周邊環(huán)境的影響. 第四紀(jì)研究, 21(5): 381-391.

李天義, 周雁, 方石等. 2013. 磷灰石裂變徑跡年齡測(cè)試分析新方法——激光剝蝕-ICPMS法. 石油與天然氣地質(zhì), 34(4): 550-557. 劉超, 王國(guó)燦, 王岸等. 2007. 喜馬拉雅山脈新生代差異隆升的裂變徑跡熱年代學(xué)證據(jù). 地學(xué)前緣, 14(6): 273-281.

孫東霞, 季建清, 張志誠(chéng)等. 2009. 雅魯藏布江中下游流域地貌差異演化的巖屑磷灰石裂變徑跡證據(jù). 科學(xué)通報(bào), 54(23): 3738-3747. 王二七, 陳良忠, 陳智樑. 2002. 在構(gòu)造和氣候因素制約下的雅魯藏布江的演化. 第四紀(jì)研究, 22(4): 365-373.

吳錫浩, 安芷生. 1996. 黃土高原黃土-古土壤序列與青藏高原隆升. 中國(guó)科學(xué)(D輯: 地球科學(xué)), 26(2): 103-110.

楊逸疇, 高登義, 李渤生. 1995. 世界最大峽谷的地理發(fā)現(xiàn)和研究進(jìn)展──雅魯藏布江大峽谷的考察和探險(xiǎn)成果. 地球科學(xué)進(jìn)展, 10(3): 299-303.

于祥江, 季建清, 龔俊峰等. 2011. 雅魯藏布大峽谷氣候因素引起地殼剝蝕冷卻的證據(jù). 科學(xué)通報(bào), 56(10): 756-764.

張進(jìn)江, 季建清, 鐘大賚等. 2003. 東喜馬拉雅南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)的構(gòu)造格局及形成過(guò)程探討. 中國(guó)科學(xué)(D輯: 地球科學(xué)), 33(4): 373-383.

(本文編輯何燕)

Thermochronological evidence for division of Quaternary uplifting stages of Mt. Namjagbarwa

KANG Wen-Jun, XU Xi-Wei*, YU Gui-Hua, TAN Xi-Bin, LI Kang

KeyLaboratoryofActiveFaultandVolcano,InstituteofGeology,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100029,China

AbstractThe eastern Himalayan syntaxis is an important eastern end hinge of the Himalayan orogenic belt, where coupling effect of the tectonic uplifting and climatic is very dramatic. In the area, the Mt. Namjagbarwa is as high as 7782 m and the Yarlung Zangbo Great Canyon flows around this peak. This area has been the most concerned region for tectonic geology study at present. The objective of this research is to reveal Quaternary uplift and exhumation history and provide the evidence for uplifting periods of Mt. Namjagbarwa core area.

KeywordsEastern Himalayan syntaxis; Namjagbarwa peak; Apatite fission track; Uplift; Tibet plateau

基金項(xiàng)目國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40974057，91214201，40821160550)和地震行業(yè)科研專項(xiàng)(201308001)聯(lián)合資助.

作者簡(jiǎn)介康文君，男，1988年生，2011年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè)在讀碩士. *通訊作者徐錫偉，研究員.E-mail：xiweixu@vip.sina.com

doi:10.6038/cjg20160519 中圖分類號(hào)P314

收稿日期2015-05-29，2016-01-29收修定稿

康文君， 徐錫偉， 于貴華等. 2016. 南迦巴瓦峰第四紀(jì)隆升期次劃分的熱年代學(xué)證據(jù).地球物理學(xué)報(bào)，59(5):1753-1761,doi:10.6038/cjg20160519.

Kang W J, Xu X W, Yu G H, et al. 2016. Thermochronological evidence for division of Quaternary uplifting stages of Mt. Namjagbarwa.ChineseJ.Geophys. (in Chinese),59(5):1753-1761,doi:10.6038/cjg20160519.