藏南岡底斯晚中生代沉積岩物源及大地構造背景研究 孟元庫 等 9787030827319 【台灣高等教育出版社】

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書名：藏南岡底斯晚中生代沉積岩物源及大地構造背景研究
ISBN：9787030827319
出版社：科學
著編譯者：孟元庫 等
頁數：191
所在地：中國大陸 *此為代購商品
書號：1745836
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內容簡介
晚中生代是新特提斯洋與青藏高原演化的關鍵時期，而拉薩地體南緣的岡底斯帶則是研究新特提斯洋演化和青藏高原形成的理想天然實驗室。《藏南岡底斯晚中生代沉積岩物源及大地構造背景研究》以岡底斯帶中段弧後盆地中形成的晚中生代沉積岩為主要研究對象，運用系統的野外地質調查、碎屑礦物年代學和同位素特徵綜合分析方法，構建並恢復了岡底斯帶中段晚中生代以來的綜合地層框架與古地理格局。研究結果顯示，弧後盆地的演化由多種動力學過程共同驅動，既記錄了俯衝帶的構造演化，也反映了地幔動力學和區域構造背景的綜合影響。《藏南岡底斯晚中生代沉積岩物源及大地構造背景研究》成果對於揭示彙聚板塊邊緣俯衝帶的深部動力學過程具有重要的科學意義與應用價值。

目錄

目錄

前言
第1章 引言 1
1 1 弧後盆地的基本概念及發育特徵 1
1 2 弧後盆地研究的*新進展和存在的主要科學問題 5
1 3 岡底斯帶弧後盆地的研究進展及存在的主要科學問題 6
1 4 岡底斯帶弧後盆地晚中生代碎屑岩的研究進展及概況 10
第2章 區域地質背景 17
2 1 青藏高原的地質格架 18
2 2 岡底斯帶弧後盆地的發育特徵 31
第3章 岡底斯帶弧後盆地沉積岩的沉積特徵及大地構造環境 42
3 1 卻桑溫泉組沉積岩的沉積特徵及大地構造環境 44
3 2 多底溝組沉積岩的沉積特徵及大地構造環境 46
3 3 林布宗組沉積岩的沉積特徵及大地構造環境 47
3 4 楚木龍組沉積岩的沉積特徵及大地構造環境 51
3 5 塔克那組沉積岩的沉積特徵及大地構造環境 60
3 6 設興組沉積岩的沉積特徵及大地構造環境 64
第4章 岡底斯帶弧後盆地沉積岩的研究方法與樣品特徵 72
4 1 沉積岩定年手段 72
4 2 鋯石原位Lu-Hf同位素分析手段 87
4 3 碳氧同位素特徵 94
第5章 岡底斯弧後盆地晚中生代沉積岩的時代限定、物源識別
及沉積環境探討 96
5 1 地層沉積時代限定與物源區探討 97
5 2 晚中生代沉積岩的沉積環境探討 124
第6章 拉薩地體晚中生代的大地構造演化模式 133
6 1 弧後盆地對青藏高原隆升史的響應 133
6 2 拉薩地體古地理位置與拉薩-羌塘地體碰撞時間 139
6 3 拉薩地體晚中生代構造演化模式分析 143
參考文獻 156

精彩書摘
第1章 引言
1 1弧後盆地的基本概念及發育特徵
沉積盆地（sedimentary basin）是指地球表面或者岩石圈表面長期相對沉降並接受沉積物充填的地區，是基底表面相對於海平面長期窪陷或拗陷的區域。在時間尺度上，沉積盆地的形成和演化是一個長期的過程，可以持續數百萬年乃至數千萬年。按照盆地的形成背景，沉積盆地可以劃分為克拉通盆地（大陸沉積盆地）、拉張型盆地（裂谷沉積盆地）、彙聚型盆地、碰撞型盆地（前陸盆地）和走滑-拉分型盆地。其中，彙聚型盆地根據盆地與火山弧的位置關係不同又可以劃分為海溝、增生盆地、弧前盆地、弧內盆地等地質構造單元（圖1 1）。在火山弧與大陸板塊之間的弧後地區通常形成弧後盆地（back-arc sea basin），或稱弧後邊緣盆地或邊緣海盆地（marginal basin）（王劍等，2015）。弧後盆地的基底多為過渡殼，部分為洋殼（如南海盆地中心），部分則為拉張變薄的大陸地殼，布格重力異常為正值（如南海中央為+300mGal左右，西沙-中沙群島為+40～+179mGal，沖繩海槽為+100～+160mGal），盆地熱流值一般大於大洋和大陸。弧後盆地與其他類型的盆地相比，其成因上的典型特徵是伸展速率高，可從每年數釐米至數十釐米不等。快速伸展往往導致弧後盆地發育玄武岩，類似於洋中脊。在動力學機制方面，由於大洋板塊的俯衝速率在垂直分量上大於水平分量，隱沒脊軸會逐漸遠離海溝，為上覆板塊向海溝側運動提供空間，再加之地幔熱對流的共同作用，使上覆板塊發生側向擴張，從而形成弧後盆地。
弧後盆地是彙聚型大陸邊緣海溝-島弧-弧後盆地體系的重要組成部分（圖1 2），存在於島弧地體遠離海溝一側的拉張應力區域，常以裂谷作用的形式存在，某些情況下還會伴隨俯衝帶上盤的洋盆擴張（Sdrolias and Muller，2006）。弧後盆地記錄了豐富的地質歷史和複雜的構造過程，對研究板塊構造、地球動力學、造山帶演化具有重要意義。通過對弧後盆地深入研究，可以更全面地理解全球地殼運動和地球內部的動態過程。現代弧後盆地主要分佈於太平洋北部和西部，也見於大西洋西部和地中海。全球75%以上的弧後盆地分佈在環太平洋地區，大部分集中在太平洋西側（如日本海海盆、馬裡亞納海槽、勞海盆）（圖1 3）。
沉積盆地作為造山帶的重要組成部分，記錄了造山作用的重要信息。增生造山和碰撞造山是造山帶形成的兩種基本方式（Dewey and Bird，1970；Cawood et al ，2009；李繼亮，2009；肖文交等，2019）。在增生造山作用過程中，沉積作用主要表現為弧前、弧內、弧間和弧後盆地以及弧後前陸盆地填充序列的形成和演化（閆臻等，2018）。其中，弧後盆地填充物通常富含火山弧碎屑物質，同時還包含豐富的火山弧凝灰岩或熔岩流。在靠近火山弧一側，盆地內填充物以粗火山碎屑流和陸相沉積為特徵，而遠離火山弧一側為相對缺乏火山碎屑的淺海相、深海相組合（閆臻等，2018）。
增生造山作用相關的弧後盆地沉積系統根據構造背景的不同又可劃分為弧後盆地和弧後前陸盆地。絕大多數弧後盆地是在弧後伸展與海底擴張作用下形第1生洋殼的基礎上發展而來的，同時伴隨著強烈的構造活動和岩漿作用（Taylor and Karner，1983）。作為受到盆地基底構造作用嚴格控制的弧後盆地，盆地的沉積物主要由弧火山物質組成。大陸弧後邊緣海盆地相對富含陸緣碎屑組分，由淺海相、河流—湖泊相、深海相及火山碎屑群共同組成（閆臻等，2018）；而大洋島弧相關的弧後盆地以火山碎屑群沉積為主，並有部分碎屑沉積來自殘餘弧（Marsaglia，1995）。空間上，這些沉積物的形成時代具有靠近火山弧方向逐漸變年輕的特點（閆臻等，2018）。大陸邊緣弧後盆地的碎屑物質主要來源於大陸邊緣弧和臨近的大陸塊體，盆地內的火山岩主要表現為與弧相關的鈣鹼性岩漿過度到與伸展作用相關的拉斑質岩漿的地球化學性質（如島弧玄武岩、板內玄武岩和洋中脊玄武岩過渡）（Allen and Gorton，1992）。特別是弧後盆地玄武岩（back-arc basin basalt，BABB）是弧後盆地擴張過程中岩漿作用的主要產物，其地球化學組成是認識弧後盆地演化的關鍵（俞恂和陳立輝，2020）。與弧前盆地相比，弧後邊緣海盆地有大量不同類型的陸緣物質注入，因此沉積作用類型更為複雜。總體來看，沉積物表現出顯著的橫向變化，沉積類型複雜多變，通常大陸一側多半發育淺水碎屑岩和碳酸鹽岩沉積，而島弧側則發育大量的火山碎屑岩與火山熔岩，並與碎屑流、濁積沉積和深水沉積共生，沉積作用方式多，沉積速率較高等（王劍等，2015）。
弧後盆地的另一種重要類型為弧後前陸盆地，其填充物的特徵則明顯不同。弧後前陸盆地填充物的厚度在靠近岩漿弧一帶明顯較大，呈現明顯的非對稱性結構特徵。垂向上，弧後前陸盆地的下部為海相沉積，上部為河流相沉積，二者之間通常為不整合接觸。弧後前陸盆地內的碎屑物質主要來源於弧後前陸褶皺逆沖帶，砂岩以富石英（Q）和岩屑（L）、貧長石（F）為主要岩相學特徵（Ingersoll et al ，1987；DeCelles and Hertel，1989）。另外，造山帶內部的變質岩和火山岩也是盆地內主要碎屑物質的重要來源（閆臻等，2018）。通常情況下，靠近沉積物源區的位置形成相對完整的地層序列，而遠離物源區的盆地內部常缺少部分地層。
1 2弧後盆地研究的*新進展和存在的主要科學問題
彙聚型板塊邊緣是全球板塊構造體系中的重要組成部分，與板塊俯衝作用密切相關，俯衝板片的後撤作用在島弧後形成了一系列的典型弧後盆地。在板塊俯衝過程中形成的俯衝帶和溝-弧-盆體系是全球火山、地震等地質災害與礦產資源及能源的交匯區，也是認識地球內部物質運輸、交換、循環和改造作用的交叉結合帶（鄭永飛等，2015；丁巍偉和李家彪，2019）。彙聚背景下陸緣沉積作用主要集中在弧前、弧內、弧間、弧後和前陸盆地（Dickinson and Suczek，1979；Ingersoll，1988；閆臻等，2018）。其中，弧後盆地因其複雜的地質過程及地球動力學演化特徵（圖1 4），特殊的地質環境和豐富的資源環境效應逐漸成為全球研究熱點（方鵬高，2020）。
作為彙聚板塊邊緣的重要標誌，大陸弧岩漿岩帶通常記錄了從大洋早期俯衝到陸陸晚期碰撞以及造山後演化的深部動力學過程及相關的地質記錄，而這些地質記錄的解析也是進一步瞭解彙聚板塊邊緣基本科學問題的金鑰匙。研究俯衝增生造山過程中的增生島弧和弧後盆地，對於深入理解彙聚板塊邊緣的弧岩漿系統及俯衝帶動力學過程具有重要意義。然而，弧後盆地的形成和演化過程以及機制仍然缺乏有效約束，特別是弧後盆地如何打開（動力學機制），以及弧後盆地演化的全過程和俯衝板塊之間的關係始終是耦合（coupling）的還是解耦的（decoupling）。
對於彙聚背景下形成的弧後盆地前人已有廣泛的研究。研究表明，沉積盆地會在地殼運動的影響下發生沉降，其岩石圈均衡狀態發生變化，盆地基底會沿著重力方向產生高程變化（方鵬高，2020）。早期的研究對沉積盆地的沉降演化模式及控制因素提出了多種可能的機制（Sleep，1980；Artyushkov and Baer，1990；Driscoll and Karner，1998；Morley and Westaway，2006；Leier et al ，2007a；Wang et al ，2020），然而對盆地內多期次沉降的時空分佈特徵以及影響其沉降方式的控制因素（如斷裂、海山/洋脊的俯衝碰撞）都尚不明確。
此外，弧後盆地中火成岩的地球化學性質也是瞭解弧後盆地演化的關鍵因素之一，這些特性揭示了岩漿的起源、演化過程以及與俯衝帶的相互作用（俞恂和陳立輝，2020）。與此同時，與俯衝作用密切相關的大陸弧相鄰的沉積盆地也為解釋彙聚板塊邊緣的複雜歷史提供了寶貴的地質記錄。對弧後盆地沉積岩的研究通常具有三個方面的重要意義：①作為弧岩漿活動、構造和地形演化的記錄（Ingersoll，1979；Wu et al ，2010；Barth et al ，2013；Silva et al ，2015；Capaldi et al ，2021；Zhu et al ，2023）；②為弧與弧後盆地之間的古地理重建和區域水系/源匯體系格局提供信息（Sharman et al ，2015；Finzel et al ，2016；Hao et al ，2022）；③填補了因地形抬升和剝蝕作用或年輕岩漿活動和變質作用對大陸弧記錄造成的破壞（Surpless，2015；Dobbs et al ，2021；Schwartz et al ，2021）。
1 3岡底斯帶弧後盆地的研究進展及存在的主要科學問題
位於青藏高原南部的岡底斯岩漿岩帶（簡稱岡底斯帶）是新特提斯洋岩石圈長期俯衝導致的中生代岩漿作用的產物，而且在印度-歐亞板塊碰撞過程中疊加了強烈的新生代岩漿作用，是世界上典型的複合型大陸岩漿弧，也是研究增生與碰撞造山作用和大陸地殼生長與再造的天然實驗室（Patriat and Achache，1984；Rowley，1996；Hu et al ，2016；張澤明等，2019）。根據*新的統計結果，岡底斯帶*老的弧型岩漿岩形成於中三疊世晚期（245～237Ma），*年輕的岩漿岩可以追溯到中新世中晚期（10～8Ma），該地區的岩漿事件可大致分為四個階段：245～152Ma、109～80Ma、65～38Ma和33～8Ma。其中109～80Ma和65～38Ma是岡底斯帶目前公認的岩漿活動*為劇烈的時期（Ji et al ，2009a，2009b；Wang J G et al ，2016）。經研究發現，岡底斯帶岩漿演化具幕式侵位特徵（圖1 5）。

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