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羌塘地块东部昌都中--晚侏罗世和早白垩世古地磁学研究及其构造意义

付强

羌塘地块东部昌都中--晚侏罗世和早白垩世古地磁学研究及其构造意义

付强1
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  • 1. 中国科学院大学
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摘要

羌塘地块位于青藏高原中部,是组成青藏高原的主要块体之一。自侏罗纪以来,其构造演化涉及拉萨-羌塘地块的碰撞以及班公-怒江洋的关闭、拉萨-羌塘地块和印度-欧亚板块碰撞造成的陆内构造缩短和变形(如新生代围绕东构造结发生顺时针旋转等)等重要过程。建立羌塘地块侏罗纪-白垩纪的构造演化历史,对于认识上述过程具有重要的科学意义。目前围绕羌塘地块侏罗纪以来地层开展了一定的古地磁研究,初步建立了羌塘地块在该时段的漂移演化及旋转变形历史。但这些数据相对比较稀少,即使有限的数据,其质量也参差不齐,尤其东部的数据较少,限定了上述相关过程的精细认识。此外,部分沉积岩(尤其是碳酸盐岩)的重磁化现象,也在一定程度上限制了对上述过程的认识。 因此,针对上述现状,本论文选择羌塘地块东部昌都地区中-晚侏罗世雁石坪群的布曲组灰岩和早白垩世尼青赛/吓纳花岗岩开展系统的岩相学、岩石磁学和构造古地磁学研究,探讨特征剩磁的原生性和获得机制;在此基础上,探讨布曲组灰岩和尼青赛/吓纳花岗岩剩磁方向的区域构造意义等。获得了主要认识如下: (1)在杂多地区苏鲁剖面的中-晚侏罗世雁石坪群布曲组灰岩地层中共采集12个采点133块古地磁样品。通过详细的退磁分析,获得了12个采点平均特征剩磁方向:地层校正前为Dg=8.2°,Ig=48.3°,κg=138.3,α95=3.7°,地层校正后为Ds=30.6°,Is=35.6°,κs=182.9,α95=3.2°。该剩磁特征方向通过倒转检验,对应的古地磁极为59.8°N,202.7°E,A95=2.8°,相应的古纬度为~19.7°±2.8°N。 (2)详细的岩石磁学分析揭示布曲组灰岩主要磁性矿物为自生的SP和SSD磁铁矿。这种矿物组合会产生“蜂腰状”磁滞回线,本研究数据得到剩磁比和矫顽力比关系经验方程为Mrs/Ms=0.61(Bcr/Bc)-0.8,在Day图上沿“重磁化趋势线”分布。岩相学分析发现这些灰岩成岩后经历了广泛流体作用,发生矿物重结晶和蚀变。上述岩石磁学和岩相学共同揭示了杂多布曲组灰岩记录了重磁化的特征剩磁方向。 (3)通过与羌塘地块已知侏罗纪以来古地磁极、磁偏角,古纬度等对比分析,布曲组灰岩重磁化的时间可能为始新世。该古地磁结果记录了杂多地区约20°的顺时针旋转,可能指示印度-欧亚大陆碰撞导致的青藏高原东南缘顺时针旋转已到达杂多地区,导致该地区自始新世相对于稳定欧亚大陆发生了该幅度的顺时针旋转。在此基础上,本研究提出印度-欧亚大陆碰撞后的高原隆升导致了环境向(亚)氧化的转变,在流体参与下,先存铁硫化物的氧化和自生磁铁矿的形成是布曲组灰岩主要的重磁化机制。 (4)在杂多地区苏鲁剖面2早白垩世尼青赛/吓纳花岗岩共采集了9个采点98块古地磁样品。岩相学分析发现该花岗岩在冷却过程中仅经历了轻微的热液蚀变,表现为黑云母的绿泥石化。这些花岗岩基本上保留了原生构造,指示很可能携带了原生剩磁。热磁曲线分析表明,花岗岩样品以磁性矿物以磁铁矿为主,且在加热过程中基本没有发生新矿物转化。其余岩石磁学(如IRM分析、ARM分析)和退磁分析揭示这些样品含有两类花岗岩组分:一类样品热退磁和交变退磁所获得的方向一致;另一类样品在高场的交变退磁时产生回旋剩磁,导致退磁方向偏离原点,但其低场部分的退磁方向与第一类的高场/温方向一致,代表了原生的剩磁方向,回旋剩磁的产生可能和这类花岗岩组分含有更多较细粒的磁铁矿有关。 (5)92个花岗岩样品的特征剩磁方向在地理坐标下为Dg=2.6°,Ig=38.6°,κ=51.4,α95=2.1°。分别利用上覆始新世沱沱河组和雁石坪群地层产状对花岗岩进行校正,得到的古纬度分别为~12.5°N和~39°N。这个古纬度和其他研究结果不符,表明花岗岩在沱沱河组地层沉积之前已经倾斜,而雁石坪群地层在花岗岩体侵入(~126Ma)之前发生倾斜。使用白垩纪平均古地磁极,求得中-晚侏罗世雁石坪群地层预期走向和倾角分别为Strikeexp=43.1°,Dipexp=46.1°,而野外测量的平均产状为Strikeobs=54°,Dipobz=32°。野外观测和计算出的预期地层产状差异表明,羌塘地块东部(至少在杂多地区)雁石坪群地层在花岗岩侵入期间/之前已经发生倾斜,代表了对拉萨-羌塘地块碰撞的响应。因此,花岗岩的年龄(~126Ma)为拉萨-羌塘地块碰撞或班公-怒江洋的闭合提供了最小年龄约束,拉萨-羌塘地块碰撞(班公-怒江洋闭合)的时间可能更早于~126Ma。 总的来说,本次羌塘地块东部杂多地区中-晚侏罗世雁石坪群布曲组灰岩的岩相学、岩石磁学和构造古地磁研究,揭示了重磁化现象导致的古地理重建的复杂性和不确定性。而早白垩世尼青赛/吓纳花岗岩的古地磁学相关研究,为尝试利用花岗岩体开展区域构造演化提供了新的思路。上述工作为限定羌塘-拉萨地块的碰撞的时间、羌塘地块响应印度-欧亚板块碰撞发生旋转变形等提供了新的认识,为进一步认识羌塘地块区域构造演化提供了新的证据。

关键词

羌塘地块/古地磁学/重磁化现象/构造演化

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授予学位

博士

学科专业

构造地质学

导师

颜茂都

学位年度

2023

学位授予单位

中国科学院大学

语种

中文

中图分类号

P3
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