Террейны высокого давления вдоль ~1200 км протяженностью с востока на запад простирающейся зоны шва Бангон-Нуцзян (BNS) на Тибетском плато были тщательно картографированы и изучены. Понимание геодинамических процессов, в которых создаются эти террейны, является ключом к пониманию развития и последующей деформации BNS и евразийской деформации в целом.
При средней высоте чуть выше 5000 м [1] Тибетское нагорье является крупнейшим возвышенным регионом на Земле. Объяснение того, как такая большая площадь (2,5 млн км 2 ) [1] может иметь такие высокие высоты, некоторое время озадачивало геологов. Известно, что значительная тектоническая активность имела место до индо-азиатского столкновения, когда террейны наращивались на Евразийскую плиту в течение поздней юры - раннего мела , но степень деформации и влияние этих ранних тектонических событий на последующую эволюцию Тибетского нагорья плохо изучены. [2] В поисках подсказок геологи обратили внимание на террейны высокого давления, выходящие на поверхность вдоль зон сутур, чтобы найти ответы. В частности, сутура Бангонг-Нуцзян характеризуется обширными террейнами высокого давления на протяжении большей части своей длины.
Существует множество процессов, которые могут привести к образованию террейнов высокого давления . Во-первых, верхние коровые породы должны быть перенесены на большие глубины, приближаясь к границе мантии. Это может быть достигнуто путем субдукции континентальной окраины, субдукции микроконтинента, субдукции осадков, внутриконтинентальной субдукции, субдукционной эрозии или затопления корня земной коры. [3] После захоронения на глубине эти континентальные породы могут затем вернуться на поверхность через:
эдукция — процесс, при котором плита континентальной коры погружается из-за прикрепления к более плотной погружающейся океанической плите, и в какой-то момент сила тяги плиты вниз превышает прочность плиты, что приводит к образованию шейки и отрыву , а положительная плавучесть континентальной плиты приводит к ее эксгумации. [4]
Вращение микроплиты — эксгумация континентальной коры в процессе движения погружающейся плиты в обратном направлении и вращения из-за изменения граничных условий. [3]
Укладка земной коры — выдавливание слабоплавучего материала из-за отрыва двух слоев, слабоплавучего слоя поверх более сильного слоя с отрицательной плавучестью, когда силы плавучести превышают силу натяжения плиты. [3]
откат плиты — если погружающаяся океаническая литосфера откатывается быстрее, чем происходит сближение плит, происходит расширение, что позволяет плавучей континентальной коре отделиться и подняться на поверхность. [3]
русловой поток - эксгумация континентального материала через ограниченный канал. Материал подвергается циркуляции, вызванной тягой в основании канала и относительной плавучестью материала внутри ограниченного канала. [5]
Трансмантийные диапиры — диапировый подъём материала, образовавшегося в результате субдукционной эрозии. [3]
Каждый из этих отдельных геодинамических процессов формирования и эксгумации террейнов высокого давления оставляет определенные структурные, петрологические и хронологические отпечатки. [3] Например, откат плиты предсказывает, структурно, микроконтинент с надвиговым сбросом в основании, петрологически, он связан с задуговым спредингом, а хронологически, субдукция до эксгумации может занять приблизительно 15 миллионов лет с монотонным градиентом падения в возрастах. [3] Размер террейна высокого давления обратно пропорционален скорости эксгумации, и они отражают стадию столкновения континентов. [3] Вдоль BNS эти террейны имеют разный размер, поэтому имели бы различия во времени эксгумации.
Сутура Бангун-Нуцзян представляет собой зону протяженностью ~1200 км [6], простирающуюся с востока на запад, которая разделяет террейны Лхаса и Цянтан . Ее можно разделить на три части: озеро Бангун - Герце (западный сектор), Дунцяо - Амдо (средний сектор) и Динцин - Нуцзян (восточный сектор). В период от средней до поздней юры прекратилась субдукция на север океана Мезо-Тетис между террейнами Лхаса и Цянтан, а в раннем меловом периоде террейн Лхасы начал поддвигаться под террейн Цянтан. [7] Следы океана Мезо-Тетис остались в виде фрагментов обдукцированных офиолитов в меланже серпентинитовой матрицы , разбросанном вдоль BNS.
Офиолиты представляют собой фрагменты океанической коры, а также материала верхней мантии , которые тектонически внедряются в континенты во время орогенических событий, и их распространение обычно происходит вдоль зон сутур . [8] Типичная офиолитовая свита содержит перидотит и гарцбургит , слоистое габбро , сплошные дайки , подушечные базальты и пелагические отложения.
Серпентиниты представляют собой гидратированные (15-16 мас.% H 2 O) ультраосновные породы, состоящие преимущественно из серпентина , слабого и плавучего минерала с широким полем стабильности PT, и обычно ассоциируются с зонами субдукции. [9] Протолиты серпентинитов состоят из оливина и пироксена. [9] Образование серпентинитов вызвано высвобождением флюидов из субдуцирующих гидратированных океанических плит, поскольку они нагреваются с глубиной до максимальной температуры 650-700 °C. [9]
Эклогиты — это метаморфические породы высокого давления (HP) и сверхвысокого давления (UHP), которые являются признаком метаморфизма зоны субдукции . [10] Эклогиты в центральном Тибете имеют раннемезозойское происхождение и, по-видимому, являются результатом диахронной коллизии между восточным террейном Цянтан и западной плитой Цянтан-Лхаса вдоль связанной восточной зоны Бангун-Нуцзян-центральная зона Цянтан. [11]
Расположенный вдоль западного сектора BNS в центральном Тибете, район Герце содержит два основных изолированных проявления офиолитовых обнажений – Донг Цо и Лагкор Цо. К востоку от Герце офиолит Донг Цо выходит на поверхность в террейне Лхасы и сохраняется в серии черепитчатых надвиговых срезов, [12] а Лагкор Цо встречается дальше на юг. В этом районе также были обнаружены метаморфические блоки амфиболитовой фации , залегающие в меланже серпентинитовой матрицы . Геохимические исследования, проведенные на этих амфиболитах, показали геохимические характеристики базальта срединно-океанического хребта ( MORB ) для района Донг Цо и геохимические характеристики дугообразного типа для Лагкор Цо. [12]
Офиолитовая свита Донг-Цо включает метаперидотиты и гарцбургиты , серпентиниты, изотропные и слоистые габбро , сплошные дайки , подушечные базальты и небольшое количество кремня . [12] Геохимические данные перидотитов в Донг-Цо указывают на то, что они имеют характеристики над зоной субдукции . [12] Серпентиниты претерпели изменения кремнезема и карбоната преимущественно вдоль основных зон разломов, но эти изменения можно обнаружить и в близлежащих районах. [12] Датирование образца габбро, связанного с офиолитовой свитой, дало возраст Sm–Nd 191 ± 22 млн лет, однако использование техники U/Pb SHRIMP на цирконах из образца габбро к северу от Донг-Цо дало среднеюрский возраст. [12] Геохимический анализ амфиболитов Донг-Цо показал, что эти амфиболиты имеют характеристики, подобные MORB, а присутствие офиолитов в Донг-Цо может представлять раннюю стадию среднеюрского океанического бассейна . [12]
Как и Донг Цо, Ланкор Цо также включает метаперидотит, изотропные и слоистые габбро, подушечные базальты и кремни. [12] Однако в этой области серпентинит-матриксный меланж более заметен и несет следы вулканокластических пород, диорита , гранодиорита и тоналита . U/Pb SHRIMP датирование цирконов из пород, связанных с офиолитовым меланжем, дает среднеюрский возраст. [12] Лежащие к северо-востоку от Лагкор Цо, амфиболиты, метагаббро и другие ассоциации метаморфических пород могут быть найдены. Условия давления-температуры (PT) были оценены как 5-7 кбар и 555-655 °C для амфиболитовой фации метаморфизма в этом районе. [12] В связи с присутствием в том же регионе гранодиоритов, связанных с дугой, в том же регионе, повышенные условия PT могут быть обусловлены задуговой внутриконтинентальной рифтовой обстановкой с повышенным тепловым потоком. [12]
Массив Амдо расположен в центральном секторе BNS и занимает площадь около 5200 км 2 . Он преимущественно состоит из ортогнейса , парагнейса , амфиболита , мрамора , кварцита и сланца . [13] Будучи частью древнего океана Тетис , массив Амдо сформировался в пермско-триасовый период как микроконтинент в результате разлома террейнов Цянтан и Лхаса . [7]
Террейн Амдо включает:
- Типы пород: присутствуют сланцы, мрамор и милонитовые ткани. Метаморфизм нижней амфиболитовой фации.
- Типы пород: Известняк, кислые вулканические породы. Метаморфизм зеленосланцевой фации.
- Типы горных пород: мелководный известняк.
- Типы горных пород: песчаный сланец с окаменелостями кораллов.
- Типы пород: конгломерат, туфообразный песчаник и сланец. Метаморфизм зеленосланцевой фации.
Подобно Донг Цо в районе Герце, геохимический анализ образцов, взятых из массива Амдо, показывает особенности, связанные с дугой; таким образом, эта область могла находиться в условиях активной континентальной окраины. [7]
Массив Басу, расположенный к востоку от массива Амдо в районе Динцин-Нуцзян, имеет длину около 200 км и ширину до 50 км. Он в основном состоит из метаосадочных пород и гранитного гнейса, окруженного позднетриасовым-раннеюрским офиолитовым меланжем. [14] В массиве Басу были обнаружены эклогиты триасового возраста, и их геохимия показывает два различных типа клинопироксенов, которые интерпретируются как отражение чрезвычайно быстрой эксгумации этих пород. [14] Как и массив Амдо, массив Басу считается метаморфизованным континентальным фундаментом, и он также мог быть частью бывшего микроконтинента в пределах Бангонга Мезо-Тетиса. [14]
Для объяснения деформации, наблюдаемой в Центральной Азии, были предложены две модели конечных членов. Ингланд и Хаусман (1986) предложили численную модель для прогнозирования процессов деформации для «мягкого Тибета», рассматривая Тибет как тонкую вязкую пластину. [15] В этой модели континентальная литосфера предполагается более пластичной , а рост Тибетского плато будет вызван непрерывным утолщением земной коры из -за сближения Индийской и Евразийской плит. Реактивация вдоль BNS будет происходить как серия множества небольших разломов вдоль границы зоны шва. Вторая модель конечных членов, предложенная Таппонье и др. (2001), использует модель тектоники микроплит. [16] В этой модели предполагается , что локализованный сдвиг между когерентными литосферными блоками объясняет высокие возвышения, наблюдаемые в Тибете. [16] Косая субдукция и крупномасштабные левосторонние сдвиги, приводящие к выдавливанию литосферного материала на восток, могли бы стать причиной расширения Тибета на восток.