喜马拉雅山隆升与季风协同演化过程（精）/第二次青藏高原综合科学考察研究丛书

作者简介

内容简介

第1章 喜马拉雅山形成的地质和矿产背景*
　　*本章作者：张清海、蔡福龙、张利云、李金祥、黄启帅、宋培平、王超、陈生生。
　　喜马拉雅造山带位于印度克拉通和雅鲁藏布江缝合带之间，主要由三个岩石–构造单元组成，从北往南分别为特提斯喜马拉雅带(THS)、高喜马拉雅结晶系(GHC)和低喜马拉雅带(LHC)(图1.1)。这三大岩石–构造单元由四条近东西走向的大型断裂带分隔。例如，特提斯喜马拉雅带夹于大反向逆冲断裂(GCT)和藏南拆离系(STDS)之间；高喜马拉雅结晶系夹于藏南拆离系和主中央逆冲断裂(MCT)之间；低喜马拉雅带夹于主中央逆冲断裂和主边界逆冲断裂(MBT)之间。特提斯喜马拉雅带是印度大陆北缘的沉积盖层，主要发育古生界至古近系的海相地层，并发育二叠纪、晚侏罗世—早白垩世、始新世—中新世等多期岩浆活动。在特提斯喜马拉雅带和高喜马拉雅结晶系发育了世界范围内著名的淡色花岗岩。此外，喜马拉雅造山带还发育了典型的铬铁矿床、铅锌矿床和金锑矿床。
　　图1.1 喜马拉雅造山带构造简图
　　JS，金沙江缝合带；BNS，班公错–怒江缝合带；IYS，雅鲁藏布江缝合带
　　1.1 地层古生物
　　以吉隆—康马逆冲断裂带为界，特提斯喜马拉雅带可以划分为南北两个沉积单元：特提斯喜马拉雅北亚带和特提斯喜马拉雅南亚带(图1.2)。特提斯喜马拉雅北亚带内主要沉积了代表外大陆架、大陆斜坡和深海等环境的碎屑岩，部分碎屑岩经历了轻微的变质作用。而特提斯喜马拉雅南亚带内则主要沉积了未经历变质作用的深海相和浅海相碳酸盐岩(Liu and Einsele，1994；Willems et al.，1996)。特提斯喜马拉雅带目前广泛出露了三叠系–侏罗系的碳酸盐岩和碎屑岩。在靠近藏南拆离系的特提斯喜马拉雅带的最南部，可见连续出露的古生界碳酸盐岩、碎屑岩和变质沉积岩(Liu and Einsele，1994)。白垩系沉积地层在特提斯喜马拉雅带内也较为常见，而古近系沉积地层的出露范围则大大缩小，仅零星见于桑单林、江孜、定日、岗巴、古汝等局部区域(图1.2)。到目前为止，众多学者对特提斯喜马拉雅带内的白垩系地层(BouDagher-Fadel et al.，2015，2017；Cai et al.，2011；DeCelles et al.，2014；Ding et al.，2005；Garzanti and Hu，2014；Hu et al.，2010，2012；Liu and Einsele，1994；Wan et al.，2002；Wang et al.，2011；Wendler et al.，2009，2011；Willems et al.，1996)和古新统地层(BouDagher-Fadel et al.，2015；Cai et al.，2011；Cherchi and Schroeder，2005；DeCelles et al.，2014；Ding et al.，2005；Garzanti and Hu，2014；Hu et al.，2012；Jiang et al.，2016；Kahsnitz and Willems，2017；Kahsnitz et al.，2016 ，2018；Li et al.，2015，2017；Liu and Einsele，1994；Najman et al.，2010；Wan，1990，1991； Wan et al.，2002，2010，2014；Wang et al.，2002，2011；Willems et al.，1996；Zhang et al.，2013；Zhu et al.，2005；丁林，2003；李国彪等，2004；李祥辉等，2000，2001；李亚林等，2007；徐钰林，2000；章炳高，1988)的研究比较成熟。因此，以特提斯喜马拉雅北亚带内的桑单林地区和南亚带内的定日地区为例，重点介绍这两个地区的白垩系和古近系地层。
　　图1.2 特提斯喜马拉雅带地质简图(修改于 Zhang Z M et al.，2012)
　　1.1.1 特提斯喜马拉雅北亚带内的桑单林地区
　　根据丁林(2003)、Ding等(2005)、DeCelles等(2014)和Wang等(2011)的研究，桑单林地区的白垩系地层主要为宗卓组。宗卓组之上不整合覆盖了古近系的桑单林组和者雅组。
　　宗卓组(？—下马斯特里赫特阶)：又称为蹬岗组(DeCelles et al.，2014；Wang et al.，2011)，主要由页岩、硅质岩、粉砂岩、灰岩、石英砂岩和含砾砂岩组成，沉积环境为浊积扇(DeCelles et al.，2014； Wang et al.，2011)。其底部沉积年龄未知，顶部的深海碳酸盐岩中包含有浮游有孔虫(Gansserina gansseri和Abathomphalus mayaroensis)，指示了最晚沉积年龄为70～68Ma的早马斯特里赫特世(Ding et al.，2005)。
　　桑单林组(丹麦阶—下坦尼特阶)：主要由红色、绿色放射虫硅质岩和硅质页岩夹灰色火山碎屑岩组成，沉积环境为深海盆地。在桑单林组中，六个古新世的放射虫化石带(RP1～RP6)被识别出来。从下往上，这些放射虫化石带依次为代表RP1的Amphisphaera aotea带、代表RP2的Amphisphaera kina带、代表RP3的Buryella granulata带、代表RP4的Buryella foremana带、代表RP5的Buryella tetradica带和代表RP6的Bekoma campechensis带(丁林，2003；Ding et al.，2005)。这六个放射虫化石带指示的时代为丹麦期—晚坦尼特期(66～56 Ma)。然而，根据该组内的锆石U-Pb年代学数据，DeCelles等(2014)认为桑单林组的沉积时代为赛兰特期(60～59 Ma)。
　　者雅组(上坦尼特阶—卢泰特阶)：灰绿色岩屑砂岩、砂质页岩夹放射虫硅质岩，沉积环境为海底扇(DeCelles et al.，2014)。该组底部可见Bekoma campechensis化石带的放射虫，指示最早沉积时代为晚坦尼特世。顶部缺乏准确的生物地层控制，推测其最晚沉积时代为卢泰特世(Ding et al.，2005)。根据者雅组上部一个凝灰岩层中的锆石U-Pb年代学数据，DeCelles等(2014)认为者雅组的沉积时代不早于坦尼特期(<59 Ma)。
　　1.1.2 特提斯喜马拉雅南亚带内的定日地区
　　1.白垩系
　　定日地区的白垩系地层从下往上依次为岗巴村口组(岗巴群)、遮普惹山北组和遮普惹山坡组。有些学者把遮普惹山坡组合并到基堵拉组中(Wendler et al.，2009)。
　　岗巴村口组(上阿尔布阶—下圣通阶)：以泥灰岩和钙质泥灰岩为主，含少量灰岩，常见钙质沟鞭藻、放射虫、浮游和底栖小有孔虫。该组底部可见浮游有孔虫 Hedbergella sp.和Reicheli reicheli，指示晚阿尔布期的Appenninica带和早中赛诺曼期的Reicheli带。往上，Rotalipora cushmani、R. montsalvensis和R. deeckei等化石组合指示晚赛诺曼期的Cushmani带；Dicarinella imbricate、Helvetoglobotruncana helvetica、Marginotruncana pseudolinneiana 等分别指示土伦期的Archaeocretacea带、Helvetica带和 Sigali带。最后出现的Marginotruncana sinuosa、Dicarinella primitive和D. concavata指示康尼亚克期—早圣通期的Concavata带，代表岗巴村口组的最晚沉积时代。岗巴村口组的沉积环境为深海洋盆或斜坡(Willems et al.，1996)。
　　遮普惹山北组(下圣通阶—中马斯特里赫特阶)：整合覆盖于岗巴村口组之上，相当于岗巴地区宗山组的灰岩一段。岩石类型为中厚层灰岩含少量泥灰岩。该组底部浮游有孔虫组成和岗巴村口组顶部相似，属于 Concavata带。随后可见晚圣通期的D. asymetrica、Globotruncanita elevata、Globotruncana sp.等，也可见到早坎潘期至早马斯特里赫特期的Globotruncanita stuarti、Globotruncana dupeublei、 Globotruncanita elevata、Globotruncanella havanensis等。顶部可见Globotruncana arca、G. linneiana、Gansserina gansseri、Globotruncana falsostuarti等化石组合，指示中马斯特里赫特期的 Gansseri带。此外，顶部还可见由异地搬运过来的砾石，砾石中含马斯特里赫特期的浅水大有孔虫Orbitoides media和Omphalocyclus macroporus。遮普惹山北组早期的沉积环境为深海或者半深海，在坎潘期过渡为外大陆架，最后变为近大陆坡环境(Willems et al.，1996)。
　　遮普惹山坡组(中马斯特里赫特阶—下丹麦阶)：与下伏的遮普惹山北组呈断层接触关系，仅发现于定日地区。一些学者把这套地层合并到基堵拉组中，导致基堵拉组直接覆盖在遮普惹山北组之上。岩石类型主要为再沉积的硅质碎屑岩、钙质浊积岩和一些砂岩夹层。该组底部浮游有孔虫组合和遮普惹山北组顶部一致，属于 Gansseri带。中部常见遗迹化石Rhizocorallium、Callianassa、Ophiomorpha等，还发现代表白垩纪最晚期的Abathomphalus mayaroensis。顶部可见古新世丹麦期的浮游有孔虫Globigerina daubjergensis和 Morozovella pseudobulloides，同时可见异地搬运过来的马斯特里赫特期最晚期的底栖大有孔虫，如 Omphalocyclus macroporus、Orbitoides sp.、Siderolites calcitrapoides 等。遮普惹山坡组的沉积环境为近大陆坡水下扇(Willems et al.，1996)。
　　2.古近系
　　在定日地区，古近系地层从下往上包括基堵拉组、遮普惹山组、油下组和申克扎组(图1.3和图1.4)。
　　基堵拉组(丹麦阶)：整合覆盖在遮普惹山坡组之上，几乎全部为石英砂岩［图1.4(a)］，顶部为约10m厚的灰岩。该组内可见异地搬运过来的Omphalocyclus、Orbitoides、Siderolites等马斯特里赫特期的大有孔虫碎片，顶部可见遗迹化石(石针迹遗迹相)和个体较大的腹足类、双壳类化石。该组缺乏浮游有孔虫和底栖大有孔虫，其沉积时代是由上下相邻的地层时代来限定的。遗迹化石指示了潮间带的临滨区，沉积环境被解释为向海进积的三角洲平原(Willems et al.，1996)。
　　遮普惹山组(赛兰特阶—下伊普利斯阶)：整合覆盖在基堵拉组之上，主要为大有孔虫灰岩。从下往上可以划分四个岩性段，分别是A段的旋回状灰岩、B段的厚层状灰岩、C段的瘤状灰岩和D段的厚层状灰岩［图1.4(b)］。旋回状灰岩包括七个旋回层，每层岩性从下往上由泥灰岩逐渐过渡为灰岩。下面四个旋回层内富含绿藻、珊瑚藻和一些小有孔虫，缺乏底栖大有孔虫。从第五个旋回层到遮普惹山组的顶部，富含底栖大有孔虫，至少包括20个属约70个种(Zhang et al.，2013)(图1.5～图1.8)。
　　根据大有孔虫在遮普惹山组中的分布，九个浅水底栖大有孔虫带(SBZ)被划
　　图1.3 定日地区古近系地层卫星照片