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青藏高原形成演化研究回顧、進展與展望

2022-07-26 02:59潘桂棠王立全尹福光耿全如李光明朱弟成
沉積與特提斯地質 2022年2期
關鍵詞:盆地青藏高原

潘桂棠, 王立全, 尹福光, 耿全如, 李光明, 朱弟成

(1.中國地質調查局成都地質調查中心,四川 成都 610081;2.中國地質調查局應用地質調查中心,四川 成都 610036;3.中國地質大學(北京)科學研究院,北京 100083)

0 引言

本文應《沉積與特提斯地質》編輯部邀約,為隆重慶祝中國地質調查局成都地質調查中心(成都地質礦產(chǎn)研究所)成立六十周年。我們主要梳理與總結青藏高原地質研究團隊在基礎地質調查研究中的主要進展,并展望青藏高原地質研究未來發(fā)展。

1 青藏高原地質研究機遇

青藏高原面積約260×104km2,占全球大陸、大陸架和大陸坡面積總和的1%左右;高原地殼厚度一般達60~70km,約占地球半徑6378km的1%;自特提斯洋在青藏高原地區(qū)消亡至今,45Ma以來的青藏高原巨厚地殼形成歷史,僅僅是地球45億年演化歷史長河中短暫的一瞬,只占地球歷史的1%。雖然這些特征迄今還不甚了解,但不會是偶然的巧合,而可能是受全球構造運動的規(guī)律支配。正是這些重要特性,成為牽動許多地質、地球物理學家的心弦之謎。為什么青藏高原拔地而起?青藏高原地殼經(jīng)歷了哪些復雜的地質構造演化?地殼結構獨特性表現(xiàn)在哪里?是什么力量導致地殼發(fā)生如此大規(guī)模的隆升?為什么說亞洲氣候環(huán)境的變化起源于青藏高原的形成?等等。揭開這些謎底,不僅有助于解決亞洲乃至全球重大的地球科學理論問題,而且對于青藏高原地區(qū)的礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)、氣候環(huán)境變化評價和重大工程建設等都具有重大實際意義。

我國政府和有關地質部門十分重視青藏高原地質調查研究工作。1950年以李璞為首隨軍入藏的地質工作隊,在東起金沙江,西至喜馬拉雅定日及班戈錯,南至波密河谷及雅魯藏布江東段,北至丁青及聶隆宗等廣大區(qū)域,在地層、古生物、變質巖、巖漿巖、構造等方面,進行了開創(chuàng)性的多學科地質工作。中科院進行三次科學考察(1973—1980,1981—1986,1987—1992),地質礦產(chǎn)部所屬省局地質隊60—70年代對區(qū)內的基性-超基性巖帶及鉻鐵礦的地質勘查,川西南水北調基礎地質調查及柴達木、西藏石油普查和區(qū)域地質礦產(chǎn)調查。70年代后各省(區(qū))完成了玉樹、溫泉、昌都幅等1∶100萬區(qū)域地質調查。

20世紀80年代,地質礦產(chǎn)部青藏高原地質研究所(1983年并入成都地質礦產(chǎn)研究所),組織部屬院校、研究所、地勘局共計18個分隊,實施完成“青藏高原形成演化及重要礦產(chǎn)資源分布規(guī)律”調查研究項目,編制出版了1∶150萬青藏高原地質圖(1980、1988)。與此同時,區(qū)內各省(區(qū))地勘局完成青藏高原東部祁連山、西秦嶺、川西、藏東及昆侖等一些地區(qū)1∶20萬和全區(qū)1∶100萬區(qū)域地質調查,并編纂出版了分省(自治區(qū))區(qū)域地質志。地質礦產(chǎn)部和中國科學院等所屬單位在“三江”、松潘-甘孜、喀喇昆侖、柴達木盆地等開展了較深入地質礦調查研究,進行了亞東-格爾木、黑水-花石峽-當金山口和阿里地區(qū)以大當量爆破地震為主的地學研究。1980年以來,先后實施了一系列中外合作項目,包括中-法喜馬拉雅地質構造合作研究、中-英合作青藏高原綜合地質考察、中-法喀喇昆侖合作研究、中-德雅魯藏布喜馬拉雅沉積地質合作研究、中-美龍門山-滇中GPS測量、中-德-意合作喜馬拉雅及青藏高原大地水準測量、中-美喜馬拉雅高原深地震反射試驗合作研究等,取得了一系列成果,提出了青藏高原新生代地質、特提斯大地構造形成演化、高原隆升階段和動力學機制等多種假說、模式(劉增乾等,1980;劉增乾等,1990;黃汲清和陳炳蔚,1987;常承法和鄭錫讕,1973;常承法,1980;St?cklin,1989;滕吉文等,1980;滕吉文,2006;王鴻禎,1979;肖序常等,1988;劉本培,1991;劉本培等,1993;Hsü et al., 1995;潘桂棠等,1990、1997;鐘大賚,1998;潘裕生等,2000;孫鴻烈和鄭度,1998)。

2000—2010年國家啟動了“新一輪國土資源大調查”,開展覆蓋青藏高原全區(qū)的177幅1∶25萬區(qū)域地質填圖,并同步組織實施“青藏高原基礎地質調查成果集成和綜合研究”項目。這是一項開創(chuàng)了人類地質工作歷史的偉大壯舉,美國前地質學會主席伯奇費爾(Burchfiel)院士舉起雙手說:“中國政府的這一決策非常了不起!”項目實施取得了海量新資料和一系列豐碩成果(李廷棟,2006;李廷棟等,2013;李興振等,1995;侯增謙等,2003,2004,2006,2008;殷鴻福和張克信,1997;莫宣學等,1993,1998,2003,2004,2006;莫宣學,2020;羅建寧等,1992,1996;陸松年和袁桂邦,2003;陸松年等,2002,2006;潘桂棠等,1994,2001,2002,2003,2004a,2004b,2005,2006,2008,2009,2013,2015,2020;王立全等,1999,2004,2008a,2008b,2013;王根厚等,2006,2008;李光明等,2002,2004,2020;趙志丹等,2003,2006;鄭來林等,2004;尹福光等,2003,2011;周肅等, 2004;朱弟成等, 2003,2004,2006;廖忠禮等,2003,2006a,2006;張克信等,2001,2004,2010,2013;袁四化等,2009a,2009b;張智勇等,2004;朱同興等,1999,2002,2006;王國燦等,1997,1999;李文昌等,2010;李榮社等,2004,2008;陳智梁等,1994;丁林等,1995;丁林和來慶洲,2003;馮益民和何世平,1995;李才,2006,2008b;李才等,2008a;江新勝等,1996,2003;耿全如等,2000,2004,2005,2006,2007,2011;馮慶來和劉本培,1993,2002),打下了青藏高原地質理論創(chuàng)新的堅實基礎。

2 青藏高原新生代構造及陸陸碰撞過程與效應

2.1 青藏高原隆升項目實施基本情況

“青藏高原新生代構造特征及高原形成關系”是作者承擔“青藏高原地調科學考察”中的二級課題研究任務。相關工作區(qū)域,東起青藏高原東部邊緣龍門山-錦屏山逆沖推覆構造帶,西到帕米爾構造結,北起阿爾金山-祁連山及河西走廊盆地,南抵喜馬拉雅山及其南麓。前后歷時六年有余,穿越六條大剖面,總計行程八萬多公里。研究工作中,從野外地質調查取得的第一手資料入手,參閱、借鑒前人的有關工作成果,采用比較構造學的研究方法,力求全方位、多角度、多層次地進行探索。1987年初完成報告撰寫,由馬杏垣院士為主審的評審專家組,審議認為該成果是青藏高原地質研究的一項開創(chuàng)性成果,并建議定名為《青藏高原新生代構造演化》,1990年由地質出版社出版。

在此基礎上,20世紀90年代作者又參與李廷棟院士負責實施的原地質礦產(chǎn)部重點科技項目“青藏高原隆升的地質記錄及機制”,綜合研究青藏高原陸-陸碰撞過程和效應,為探討青藏高原的隆升過程和形成機制提供多方面的地質依據(jù)。在長達5年的研究期間里,盡管高原地區(qū)自然地理條件十分惡劣,生活條件十分艱苦,高山深谷,懸崖陡壁,森林密布,冰川縱橫。課題組仍冒著生命危險開展工作,尤其是1997年里連續(xù)兩個月與外界失去聯(lián)系,堅持在野外第一線,徒步考察追索雅魯藏布大峽谷800多千米,可以說測制的每一條地質構造剖面,搜集的每一塊標本,獲得的每一張照片都是十分珍貴的。由于“大峽谷”自然地理、交通條件的限制,僅幾條考察路線尚不可能揭示區(qū)域地質構造全貌。因此,為強化這一碰撞構造典型區(qū)的地質研究工作,在中國地質調查局的支持下,1999年部署了該區(qū)1∶25萬區(qū)域地質填圖,課題組主要成員即為墨脫幅填圖負責人或技術骨干,將科學研究與區(qū)域地質調查工作密切結合起來。在項目組全體人員的共同努力下,碰撞構造典型區(qū)域——南迦巴瓦地區(qū)的解剖研究取得了豐碩成果。

在課題實施過程中,有的研究人員同時承擔了青藏高原東部GPS監(jiān)測與碰撞后地殼形變研究,有的承擔了“三江”地區(qū)地質構造與成礦作用的研究,有的承擔了喜馬拉雅-岡底斯地區(qū)碰撞構造成礦和資源評價的研究。期間,還組織了本單位中青年業(yè)務骨干橫穿青藏高原南北向(柴北緣—格爾木—拉薩—聶拉木)和東西向(措勤—拉薩—波密—成都)地質路線大考察,分別參加了尼泊爾、中國成都、瑞士等HKT國際研討會,并實地考察了印度德干高原、泰國北部造山帶、科迪勒拉造山帶及阿爾卑斯造山帶,使研究團隊的視覺拓展到從全球背景來認識理解青藏高原的形成演化。

2.2 調查研究主要進展

2.2.1 提出高原地貌劃分的新方案

李吉均等(1983)詳細地闡述了青藏高原地貌的基本輪廓。我們根據(jù)高原地貌發(fā)育的新生代地質構造背景、各大山系及水系受動力機制的差異,以及塑造高原表面形態(tài)外部營力因素(太平洋水系、印度洋水系及內陸河湖水系)的切割強度,造成青藏高原內部各區(qū)域的差異。將青藏高原劃分為三個二級地貌區(qū):①北部山原盆地區(qū),即內陸水系地貌區(qū);②東部平行嶺谷山地區(qū),即太平洋水系地貌區(qū);③西南部高山深谷區(qū),即印度洋水系地貌區(qū)。

揭示出青藏高原地貌的三大主要特征:①斷裂作用是青藏高原新構造運動最主要表現(xiàn)形式,各大山脈造山形式與斷裂活動方式、組合形式密切相關,大江大河其成因多屬斷裂河谷,西藏高原內陸湖泊的定向定位、形態(tài)變位均與斷裂密切相關。②現(xiàn)代高原的面貌具三層結構:最高的山頂面,普通海拔5800~6000m;山原面,在西藏高原平均海拔5200~5500m;內陸鹽湖的盆地面,以班公湖-東巧為中軸,高程4400~4600m,向南、向北遞次抬高達5000m。③河流水系是塑造高原地貌的外動力,水系源自高原,既不斷向源侵蝕,又不斷背離高原而流,我們稱其為外動力作用的雙向逆反運動(潘桂棠等,1990)。

2.2.2 揭示出高原新生代三大類構造盆地

青藏高原及鄰區(qū)新生代構造盆地特別發(fā)育,面積>104km2的就有30多個。這些盆地奠基于不同性質的地質構造單元之上,處于不同的大地構造部位,因而其構造特征、沉積巖相組合類型及發(fā)育歷史都各不相同。除青藏高原西部及南部殘存有一套古—始新統(tǒng)特提斯殘留海盆地,并作為印度-亞洲大陸白堊紀末碰撞重要標志的海相沉積區(qū)以外,其余大部區(qū)域展布古近紀到新近紀陸相環(huán)境下的構造盆地,依據(jù)碰撞構造動力學背景將青藏高原碰撞隆升過程的構造盆地劃分為三大類:壓陷盆地(即撓曲盆地)、裂陷盆地和走滑拉分盆地。

(1)壓陷盆地(撓曲盆地)

壓陷盆地(撓曲盆地)是指在碰撞后陸內匯聚、造山鏈抬升和擠壓逆沖構造變形過程中,使盆地基底向山鏈方向撓曲下沉的構造拗陷。新生代以來,在青藏高原周邊和內部發(fā)育了一系列壓陷盆地。在高原北部邊緣有西昆侖隆升對應的莎車盆地(塔里木南緣),祁連山向北逆沖對應的河西走廊盆地(包括玉門盆地、酒泉盆地、張掖盆地和武威盆地)。在高原南部邊緣喜馬拉雅山前恒河壓陷盆地,高原內部的柴達木盆地、共和盆地和西寧盆地、貴德盆地、循化盆地等(潘桂棠等,1990,2013)。

依據(jù)高原周邊和內部十多個大型壓陷盆地的綜合集成研究,大體可看出下列幾大特征:①壓陷盆地的基底性質常為剛性克拉通基底或裂離地塊基底,盆地展布方向常與山鏈走向一致,長度比寬度大一個數(shù)量級。②盆地在橫剖面上具明顯的不對稱性,盆地基底向山鏈方向呈箕狀下陷,沉積體也相應呈楔狀體,由于邊界斷裂沖斷序列、活動強度和方式的不同,可以出現(xiàn)各種形式的剖面結構。③所有壓陷盆地均為河湖相碎屑巖沉積和磨拉石沉積;④盆地內發(fā)育不對稱的線性褶皺,背斜較緊密并向山外倒轉,伴生逆沖斷層發(fā)育于背斜倒轉翼,近山鏈一側變形強烈,近穩(wěn)定地塊一側變形減弱;離山鏈愈遠,褶皺愈平緩,且趨于消失;逆掩斷層帶下是探尋古油氣藏很有利的場所。⑤高原內部壓陷盆地是經(jīng)受匯聚與走滑的聯(lián)合作用造成的;柴達木盆地的發(fā)生、發(fā)展除了受柴達木盆地北緣逆掩斷層帶和昆侖山北緣逆沖斷層帶控制外,還受到阿爾金左旋走滑斷層及盆內NE和NWW向兩組高角度斷層的制約;總體表現(xiàn)為南北對沖式壓陷,同時形成先西后東,使沉陷中心東移;漸新世—中新世時的沉降中心在盆地西南緣尕斯斷陷內,上新世的沉降中心在盆地向東遷移至茫崖、一里坪一帶,更新世時沉降中心繼續(xù)東遷到三湖一帶(臺吉乃爾湖、達布遜河、霍布孫河地區(qū))。⑥高原周邊及內部壓陷盆地內,沒有發(fā)現(xiàn)有新生代的火山巖漿活動。

(2)裂陷盆地

第三紀裂陷盆地的構造形式、展布、組合類型,在不同的大地構造部位和基底有不同的特征,但控制盆地形成和發(fā)展的盆緣正斷層仍是最基本的構造特征。盡管一些盆地邊緣現(xiàn)今所見壓性或剪切斷裂,以及某些盆地內存在褶皺構造,均是盆地形成后的產(chǎn)物。

裂陷盆地具有下列幾大特征:①盆地展布受先存基底的軟弱帶,特別是東西向結合帶轉化為新構造活動帶控制,如雅魯藏布江帶和班公湖-怒江帶,在漸新世到中新世期間,大規(guī)模正斷層發(fā)生,控制著一系列斷陷盆地的分布,具有窄長外形、單斷箕狀或雙斷地塹的構造輪廓,以倫坡拉盆地與其南北毗鄰的班戈盆地和倫北盆地較為典型。所以,沿兩大結合帶并非全線形成大規(guī)模的狹長裂谷,而主要呈串珠狀湖盆沉積體系的地塹式展布,寬度一般>10 km,長度一般>100 km。②由于發(fā)育的大地構造環(huán)境不同,高原區(qū)裂陷盆地常見有不同的結構類型,雅魯藏布江結合帶發(fā)育以羅布莎、柳區(qū)、大竹卡等盆地為代表的箕狀斷陷;岡底斯島弧帶發(fā)育以措勤盆地為代表的地塹地壘式構造;藏北羌塘地區(qū)則沿NEE—NWW或近E—W向斷裂發(fā)育一系列半地塹群;盆地內主要充填著漸新世—中新世的河湖相沉積物,在半地塹中一側以正斷層為邊界,活動斷層一側分布著碎屑沉積。③漸新世—中新世期間,高原區(qū)所有裂陷盆地均為表殼伸展運動所造成,掀斜作用主要發(fā)生于岡底斯和藏北羌塘兩大掀斜區(qū)段,在藏北掀斜區(qū)段,一系列半地塹和次生斷塊的形成,猶如多米諾骨牌掀斜,并表現(xiàn)為北斷南超的“斷超規(guī)律”。④盆地演化通常經(jīng)歷了初始褶斷裂陷期→裂陷擴展沉降期→萎縮封閉期一個完整的裂陷旋回,漸新世初開始形成,漸新世中期到中新世裂陷、強烈沉降,中新世末盆地萎縮封閉;與構造樣式的發(fā)展序列相協(xié)調,盆地內沉積巖相組合也隨時間的發(fā)展,從沖積扇沉積→深湖→淺湖含鹽沉積的變化。⑤擠壓構造是盆地萎縮封閉的一個重要標志(馬杏垣,1987),青藏高原裂陷盆地的盆緣斷裂在后期基本上都轉化為盆緣逆沖構造,盆內的生長斷層轉化為斜沖構造,并伴有寬緩褶皺,甚至局部倒轉。⑥伴隨裂陷伸展運動,高原區(qū)絕大多數(shù)裂陷盆地內的火山活動比較頻繁,并且主要為中酸性巖漿噴發(fā);有的盆地中還發(fā)育玄武巖流和巖墻,如岡底斯帶獅泉河盆地、措勤盆地。

(3)走滑拉分盆地

走滑拉分盆地是走滑斷裂構造系統(tǒng)中一種重要構造形式,是走滑斷裂兩側地質體左旋或右旋滑移而引起的斜向張裂作用而引發(fā)產(chǎn)生的構造凹陷。在整個青藏高原地區(qū),由于印度板塊與亞洲大陸碰撞,陸內匯聚,整體處于擠壓構造背景,而三江橫斷山構造帶表現(xiàn)為獨特大規(guī)模走滑轉換構造環(huán)境。在此走滑轉換應變場中,沿先存的怒江結合帶中出現(xiàn)洛隆、馬利、丁青、八宿等走滑拉盆地,沿瀾滄江結合帶及分枝斷裂帶出現(xiàn)吉曲、食宿站、囊謙等走滑拉分盆地;沿孜嘎寺-德欽斷裂的貢覺、莽錯等地發(fā)育走滑拉分盆地,沿甘孜-理塘結合帶發(fā)育木拉、熱魯?shù)茸呋峙璧亍?/p>

走滑拉分盆地具有下列幾大特征:①拉分盆地群及單個盆地,均呈近SN向、NWW向展布,明顯受先存基底斷裂軟弱帶控制;盆緣斷裂與盆外主干斷裂相接,發(fā)育的盆地大小不一,長寬不等,通常所見呈“S"型(如八宿、洛隆盆地)、不規(guī)則菱形(如囊謙、貢覺盆地);在橫斷山西部發(fā)育的盆地規(guī)模大,一般長幾十千米,寬幾千米;在橫斷山帶東部如川西地區(qū)的盆地規(guī)模較小,一般長幾千米,寬幾百米。以囊謙盆地為例,長55km,最寬達18km,與世界其他地區(qū)的走滑拉分盆地長寬比例近似于3的比率相當;但多數(shù)盆地長寬比率偏大,原因可能是與橫斷山帶在中新世以來受強烈的斜向擠壓變形的改造有關;沉積厚大的部位往往都在盆地東側,即近盆緣走滑斷層一側;河流沖積扇、塌積泥石流常沿盆緣斷裂分布,有的因斷裂的滑移而離開源區(qū);同時,由于斷塊抬升作用,垂向運動不均一,盆地底面傾斜,使得盆地中沉積物在橫剖面上表現(xiàn)為不對稱性;盆地的前新生代基底東深西淺,發(fā)育中塹的裂陷。②伴隨走滑拉裂活動,在拉分盆地內發(fā)育有各類火山巖漿噴發(fā)或溢流,始新世的火山巖漿活動主要沿盆緣主干走滑斷層出露;主要為鈣堿性-偏堿系列,粗面玄武巖-流紋巖組合;盆地內的玄武巖類及粗面巖-紅層-膏鹽的建造組合基本上可以與大陸裂谷的建造組合相對比,盆地萎縮期有斑巖、粗面巖、淺成侵入巖等火山噴發(fā)活動。③在橫斷山走滑拉張位移場內,與始新世—漸新世貢覺等拉分盆地形成同步,在相鄰的西側隆起帶上,形成了以玉龍斑巖體為代表的斑巖帶,縱向長達500km以上,寬約20km。④橫斷山拉分盆地群內的沉積層,由于中新世以來的新構造作用受到掀斜和褶皺變形,盆緣斷裂間的旋轉作用引起扭動構造;在八宿瓦達溝一上林卡、貢覺、囊謙等盆地中,均可見在平面上呈左行雁列式的褶皺軸,軸向NW310°,與盆緣主干大斷裂呈15°~20°的交角,指示盆地東側地質體順時針扭動的運動特征;在橫剖面上一般表現(xiàn)為一個半波幅的褶皺系列,背斜北東翼地層產(chǎn)狀緩,西南翼產(chǎn)狀陡,向斜北東翼產(chǎn)狀陡,南西翼產(chǎn)狀緩;一般為歪斜圓滑褶曲,近斷裂處可見尖棱褶曲。 ⑤橫斷山古近紀拉分盆地的萎縮封閉,主要是通過斜向拉伸轉化為斜向擠壓實現(xiàn)的;漸新世末—中新世的構造運動,在橫斷山地區(qū)總的表現(xiàn)為匯聚逆沖作用及地塊體之間的斜向滑移;在所有盆地的盆緣斷裂,現(xiàn)今均顯示為強烈的逆沖作用造成的斜沖斷層,甚至逆掩斷層;同時,褶皺作用的特點,可說明兼有剪切力偶作用;盆地內部發(fā)育一系列NWW向左旋的共軛剪切斷層,尤其是NWW向左旋剪切斷層和主斷層帶相交,而將盆地分割成若干塊段;由于邊緣斷裂的斜向擠壓滑移的持續(xù)發(fā)展,有的盆地(如貢覺盆地)可能原始是菱形的,而形成長而窄的盆地,長度10倍于寬度。

2.2.3 構建了碰撞過程侵入巖漿活動的時空格架

印度-歐亞大陸碰撞過程中,巖漿活動在不同地質構造單元中的特征及其分布差異很大,研究碰撞過程的巖漿活動特征及其時空分布、殼-?;旌闲蛶r漿侵入或噴發(fā)活動等各種信息(包括源區(qū)物質的化學與溫度、壓力等物理化學信息),是解決青藏高原巖石圈動力學演化的重要途徑之一,對了解下地殼和上地幔的物質組成、形成過程、演變歷史、深部地質作用以及探討高原隆升機制等方面,都具有重要意義。

(1)青藏高原南部侵入巖帶

在青藏高原南部的岡底斯-喜馬拉雅碰撞造山帶可劃分出三個巖帶,即岡底斯巖帶、拉軌崗日巖帶和高喜馬拉雅巖帶(廖忠禮等,2003)。

①岡底斯巖帶:主體部分為閃長巖、花崗閃長巖和斑狀黑云母花崗巖,其次為黑云母花崗巖和二云母花崗等,其年齡值為65~40Ma。花崗閃長巖、石英閃長巖和石英二長巖中,含有占巖體體積2%~5%的深色微粒巖包體(絕大多數(shù)為幔源巖石包體)。常量、微量、稀土元素地球化學特征表明其形成于俯沖環(huán)境,Sr-Nd同位素地球化學表明地幔物質與熱量對花崗巖漿的形成有重要影響,據(jù)二端元混合模型計算,地幔物質對花崗巖同位素的貢獻達70%。這一時期的中酸性侵入巖主要是在新特提斯閉合,雅魯藏布江洋板塊向北俯沖消減的構造背景下產(chǎn)生,俯沖洋殼與地幔物質對巖漿的形成有重要貢獻。

岡底斯巖帶中含斑巖體受控于近東西向的大型韌性剪切帶與南北向或北東向構造交切部位,呈串珠狀的巖珠產(chǎn)出,斑巖體面積1~2km2,個別達11km2,主要巖石類型有石英二長斑巖、黑云母二長斑巖、二長花崗斑巖和花崗閃長斑巖。隨著2000—2006年地質礦產(chǎn)大調查工作的不斷深入,揭示出岡底斯斑巖帶是一個世界級規(guī)模的斑巖銅礦帶,有十多個斑巖銅礦床具大型規(guī)模,成礦斑巖的年齡值為22.2~16Ma。斑巖屬鉀玄巖-高鉀鈣堿性系列,巖石以富集大離子親石元素Rb、Ba、Th、Sr,虧損高場強元素Nb、Ta、Ti等特點;稀土總量較高,輕重稀土元素分異明顯,缺乏明顯的Eu異常,δ34S為0.89%~1.89%,變化范圍小,具幔源硫的組成特征,顯示出上地?;驓め;旌显磪^(qū)的局部熔融特征。

②拉軌崗日巖帶:計有18個巖體,巖性主要是片麻狀二云母二長花崗巖,年齡值為55~50Ma。其次為二云母正長花崗巖,年齡值為13~6Ma。東段拉軌崗日、康馬等10個巖體侵位于變質核雜巖,西段鎮(zhèn)作、佩古錯等8個巖體表現(xiàn)為熱穹隆。

③高喜馬拉雅巖帶:巖性較單一,主要為電氣石白云母花崗巖、二云母花崗巖等,年齡值為20~10Ma。這一時期的巖漿巖主要是具有明顯殼源特征的花崗巖,錯那洞、拉隆等高分異巖體侵位出露于藏南拆離系上盤構造穹隆中和下盤的片麻巖中,在不同的構造部位的地質填圖,沒有觀測到淡色花崗巖體切斷藏南折離系。喜馬拉雅巖帶有望成為我國未來重要的Be-Li-Nb-Ta稀有金屬資源基地(吳福元等,2015,2020)

(2)三江造山帶及高原東部侵入巖帶

在三江造山帶及高原東部邊緣梳理出新生代三個巖漿巖帶,即藏東玉龍-芒康斑巖帶、鹽源-木里幔源堿性巖帶、折多山-貢嘎山殼源花崗巖帶。

①玉龍-芒康斑巖帶:北起青海日膽果、夏日多,中段玉龍、莽總、多霞松多、馬拉松多,南至芒康,數(shù)十個斑巖構成長達300km的斑巖帶,又可進一步分為東帶玉龍-馬拉松多花崗斑巖帶,西帶日通-馬牧普正長斑巖帶。同位素年齡集中在52~37Ma,始于60Ma的印-亞大陸碰撞,在斜交或直交的藏東-三江地區(qū),當印度克拉通向北碰撞匯聚、揚子克拉通側向圍阻,出現(xiàn)近南北向巨大剪切應變,構成三江斷裂系的車所斷裂、溫泉斷裂等均在古近紀發(fā)生大規(guī)模右旋走滑作用,產(chǎn)生一系列NW向斜列褶皺,其核部為縱張斷裂,控制了玉龍斑巖帶各斑巖體的侵位空間和展布特征。走滑斷裂既是誘發(fā)地幔源區(qū)部分熔融的超殼斷裂,又是輸導源區(qū)巖漿熔體向上運移侵位的通道。大地構造位置上,該斑巖帶處于受金沙江洋殼(C—T2)向西俯沖形成的江達-德欽陸緣弧與昌都前陸盆地之間的轉換部位,含礦斑巖普遍發(fā)育電氣石-石英質角礫巖,斑巖巖漿極度高硼,斑巖巖漿并沒有受到地殼物質混染,硼的來源可被解釋為富含沉積物的洋殼,侯增謙等(2003)把玉龍斑巖帶成巖模式總結為洋殼俯沖“島弧型”源巖+巖石圈走滑斷裂聯(lián)合作用成巖模式。

②錦屏山-鹽源-木里幔源堿性巖帶:堿性巖帶的巖石組合主要為鉀質煌斑巖類和霓輝正長巖等堿性雜巖。錦屏山-玉龍雪山地區(qū)5×104km2的范圍內共發(fā)現(xiàn)鉀質煌斑巖體群8個,總計有366個巖體,其年齡在40~30Ma,主要受控于鹽源-麗江逆沖推覆構造帶前緣。堿性雜巖主要由霓輝正長巖和霓輝偉晶巖構成,多呈小巖株、巖體產(chǎn)出,碳酸巖則呈脈狀和網(wǎng)脈狀分布于正長巖體內部和邊部。產(chǎn)出大量氟碳鈰礦,構成以牦牛坪-里莊內生大型稀土金屬礦帶。含稀土礦堿性雜巖侵位于錦屏山前陸逆沖推覆帶前緣菁河斷裂兩側次級張扭性破裂面之中,大致呈南北向弧形轉南西向串珠狀展布。

③折多山-貢嘎山同構造殼源花崗巖帶:左旋走滑陡傾深延的鮮水河剪切帶,錯斷龍門山-錦屏山大陸邊緣造山帶,不僅為花崗巖漿作用提供通道,也是地殼部分熔融產(chǎn)生的花崗巖漿的構造因素。其表現(xiàn)為走滑剪切構造環(huán)境形成的同構造殼源花崗巖,形成了折多山-貢嘎山花崗巖帶,長達150km,寬6~8km。巖體侵入主體是三疊系西康群淺變質碎屑巖,巖帶東西兩側與圍巖主體為斷層接觸,僅局部地段可見侵入接觸關系。巖石組合主要為黑云母花崗巖、黑云二長花崗巖,局部可見中生代的花崗閃長巖、斜長花崗巖及石英閃長巖的“包體”或捕虜體。巖體邊緣發(fā)育寬數(shù)百米至千余米的糜棱巖,巖石地球化學顯示其兼具“T”型和“S”型雙重特性,主要為中上地殼經(jīng)不同程度的部分熔融而形成。

2.2.4 青藏高原新生代后碰撞及陸內匯聚背景下強烈火山活動

(1)岡底斯火山巖帶

位于雅魯藏布江結合帶北側,東西向展布達1500km,其中部出露寬達200km,其主要層位是在古—始新統(tǒng)林子宗火山,巖石類型主要由安山巖、流紋巖和中酸性火山巖,時限為64~38Ma,與雅魯藏布江洋向北俯沖相關(潘桂棠等,1990;莫宣學等,2003;董國臣,2002)。漸新統(tǒng)日貢拉組和納丁錯組,漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)大竹卡組和上新統(tǒng)烏郁群主要為粗面巖、粗面安山巖、玄武巖、流紋巖英安質凝灰?guī)r及火山角礫巖,火山活動年齡值為17.5~10Ma(趙志丹等,2003)。

岡底斯火山巖帶的不同部位在中新世都發(fā)生火山活動,可能與中新世高原隆升期地殼加厚、俯沖板片拆沉、殼幔部分熔融、物質上涌密切相關,但岡底斯西段獅泉河—革吉一帶中新世火山巖活動時代為20~16Ma,而中段活動時代13~9Ma,中段比西段滯后了7Ma,可能反映西-中段地殼加厚的時間差。

(2)羌塘火山巖帶

新生代火山活動持續(xù)時間最長,巖石系列齊全,大致以龍木錯-雙湖縫合帶為界,分為北羌塘火山巖亞帶和南羌塘火山亞帶。

南羌塘火山巖帶,包括魚鱗山、納丁錯、拉嘎拉、走溝油茶溝、康托等地的火山巖。魚鱗山巖區(qū)主要巖石類型為白榴斑巖、響巖、霓霞粗面巖等,為中等規(guī)模的熔巖被,不整合在侏羅—白堊系及古近系之上,年齡為30~18Ma。而納丁錯、走溝油茶溝巖區(qū)主要巖石類型為安山巖、英安巖、流紋巖、火山碎屑巖和高鉀鈣堿性安山巖-粗安巖,其年齡為30~18Ma(遲效國等,1999;丁林等,1999,2000)。

北羌塘火山巖亞帶,包括巴毛窮宗巖區(qū)、多格錯仁巖區(qū)、太平湖-波濤湖巖區(qū)、武青山-黑虎嶺巖區(qū)等地,均為中或大型熔巖被,主要巖石類型為粗面玄武巖、輝石安山巖、粗面安山巖、霞石碧玄巖、白榴堿玄巖,一般厚度達幾百米;向東到祖爾肯烏拉山一帶,熔巖和火山碎屑巖交替韻律發(fā)育,厚度增加到1000m以上,該亞帶火山巖年齡為40~32Ma(遲效國等,1999;譚富文等,2000a,2000b)。

(3)可可西里火山巖帶

但是近些年來,隨著社會發(fā)展速度的加快,為了滿足現(xiàn)代企業(yè)對信息化發(fā)展的需求,編程語言必須在現(xiàn)有基礎上實現(xiàn)便捷性和安全性的發(fā)展,擴大編程語言的使用范圍,為編程語言的進一步發(fā)展提供良好的發(fā)展環(huán)境,真正實現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展。

沿南昆侖結合帶和金沙江結合帶之間的可可西里地區(qū)分布大量的新生代火山巖,東西長達1000km,寬約60km,自西向東可見有羊湖、強巴欠、三角波錯、鯨魚湖-雄英臺、向陽湖,黑駝峰、五雪峰、可考湖及大帽山等火山巖區(qū),主要巖石類型為安山質熔巖、粗面安山巖、石英透長石熔結凝灰?guī)r、白榴石玄武巖、粗安巖和粗面巖及安山質熔結凝灰?guī)r、雜色火山角礫巖等。火山熔巖以熔巖流、熔巖高地、熔巖臺地覆蓋在三疊系或第三紀紅層之上,野外在強巴欠火山巖區(qū)可見火山熔巖流自北向南流動的遺跡,在鯨魚湖可見暗紫色熔巖發(fā)育柱狀節(jié)理,在黑駝峰巖區(qū)北西西向熔巖高地西段可見粗安質火山錐,在大帽山巖區(qū)的粗面巖、英安質凝灰熔巖中還發(fā)現(xiàn)剛玉、尖晶石和麻粒巖捕虜體(鄧萬明等,1988)。該火山巖帶年齡為18.5~8Ma(鄧萬明等,1989,1998)。朱弟成等(2013)指出該帶火山巖具有東西兩段早、中段新的特點,東段大帽山-五雪峰火山活動在20~15Ma,西段羊湖-強巴欠火山活動集中在15Ma,中段黑駝峰-向陽湖火山巖活動在12~10Ma,涌波錯發(fā)生于9.4Ma后期,還疊加上新世5Ma火山活動。

(4)青藏高原周邊各大構造帶交接部位,新生代幔源火山巖漿活動

青藏高原新生代整體處于陸內匯聚的構造背景下,不僅發(fā)生強烈的構造變形和火山巖漿活動,而且在周邊各古老造帶的深層次交接部位均有幔源火山噴發(fā)活動。

①龍門山-錦屏山-玉龍雪山北東向構造帶與南北橫斷山構造帶交匯部位的云南劍川、大理海東地區(qū),有上新世(N2)粗面巖-白榴巖堿性玄武巖-玄武質角礫熔巖凝灰?guī)r等噴溢,在大寺箐剖面上可見600多米火山巖分布。

②北東向龍門山構造與東西向秦嶺構造帶交匯部位的甘肅西和-禮縣白關地區(qū),有中新世早期(N1)的超鎂質?;琢耖陷x巖類及火山碎屑巖噴發(fā)。大小不等的火山巖體均分布在2700m左右的山頂夷平面上,十分壯觀。在水晶壩白榴方沸橄輝巖測得K-Ar稀釋法年齡14.2±0.5Ma,與同時代地層及古生物相一致,指示為中新世。

③北西西向祁連山構造帶與北東東向阿爾金山構造帶交接部位的玉門紅柳峽、旱峽地區(qū),有上新世—第四紀粗面玄武巖、橄欖玄武巖溢流,以火山頸熔巖流和巖被形式穿切并覆蓋在白堊—古近紀—中新世陸相砂泥巖之上。當年,我們徒手攀爬上150m懸崖峭壁的紅柳峽火山頸(圖1),可見其長軸為NE向,長約280m;短軸NWW向,寬約160m,巖頸南約200m出現(xiàn)熔巖被,70m厚的巖流自北西向南東斜流,傾角約30°。

圖1 紅柳峽火山頸野外露頭(1982年6月)Fig. 1 Outcrop of volcanic neck in Hongliuxia (in June 1982)

④北東東向阿爾金山構造帶與近東西向西昆侖構造帶的斜切部位,有新疆泉水河、阿什庫勒、大紅柳灘的第四紀堿性粗面巖溢流。大紅柳灘火山巖出露于新藏公路506公里碑滾石河南岸階地礫石層上,下部為厚1~2m的火山角礫巖(有約10cm長的橢圓形火山彈),其上為輝石粗面巖和安粗巖厚約10m,上覆為全新世河床礫石層,在泉水溝可見厚約100m的橄欖玄武巖、安山玄武巖類三期噴發(fā)-溢流和凝灰質砂礫巖夾層,這些熔巖被均沿康西瓦向南凸出的弧形斷裂帶呈北西向展布。向東阿爾金斷裂與康西瓦斷裂疊接部位的阿什庫勒火山巖區(qū),大規(guī)模幔源高鉀玄武巖類熔巖流溢出覆蓋面積達200km2。這一中更新世火山群地貌景觀特征十分壯觀,可見集中分布7個完整的火山口,是青藏高原乃至全球年輕火山巖出露海拔最高處(海拔6000m),也是我國最新火山噴發(fā)區(qū)(1951年5月27日)。

2.2.5 碰撞過程構造變形研究進展

喜馬拉雅造山帶不是特提斯洋殼消亡沿俯沖帶產(chǎn)生的褶皺山脈,而是印度板塊被動陸緣變質基底及顯生宙沉積蓋層的卷入、地殼縮短變厚的大陸邊緣碰撞造山帶。最新調查揭示喜馬拉雅造山帶內主要動力邊界帶的形成時間,愈向印度克拉通方向其形成時代愈新,即特提斯喜馬拉雅逆沖帶(THS)(相當于定日-岡巴斷裂)形成于31~17 Ma;藏南拆離系(STDS)形成于21~12 Ma;主中央逆沖帶(MCT)形成于22~10 Ma;主邊界逆沖帶(MBT)形成于11 Ma;主前緣沖斷層開始于2.1~1.6 Ma。喜馬拉雅造山過程地殼縮短達680km。

位于帕米爾構造結東翼的喀喇昆侖-噶爾曲右旋走滑斷層系長達1000km,依據(jù)阿克泰拜爾縫合帶與班公湖縫合帶的位移特征,右旋平移斷距達450km。最新研究表明,北段向北帕米爾過渡為向北的卡拉庫姆湖-瓦赫特逆掩斷裂,在其兩側有同步發(fā)育的公格爾-慕士塔格伸展系統(tǒng)和塔什庫爾干走滑拉分盆地(N2—Q1);在南段過渡為雅魯藏布逆沖斷層,并在其兩側發(fā)育扎達走滑拉分盆地(N1—Q1)和納木那尼伸展系統(tǒng)的形成;在獅泉河地區(qū),扎西崗村可見斷層西盤的花崗巖高角度沖斷在湖相層(N2—Q)上。

橫斷山構造結的構造變形,表現(xiàn)為以昌都-蘭坪-思茅盆地為中軸的不對稱走滑-對沖構造的形成、走滑拉分盆地的發(fā)育,以及深源高位淺成斑巖的定位及其成礦,均形成于古近紀(50~35 Ma)。青藏高原東部邊緣的龍門山-錦屏山逆沖推覆帶,不僅在彭縣白水河主中央斷裂帶上可見長達12km的推覆體,在天全向斜翼部還可見其壓蓋到白堊紀—古近紀連續(xù)沉積的地層之上,顯示其主要形成于中新世。

對碰撞過程同步發(fā)生的伸展構造系統(tǒng)研究,是造山帶研究中的重要課題。喜馬拉雅大陸邊緣碰撞造山帶中新世以來形成的東西向藏南拆離系、變質核雜巖穹隆帶是最能激發(fā)研究者新思想的變形構造。藏南拆離系基本特征:①韌性剪切及正斷層使顯生宙巖層疊覆在前寒武紀變質巖系之上,形成寬達0.2~4 km糜棱巖帶(相當于肉切村巖群);②東西長達2000 km以上,東延到米林地區(qū),西延到扎斯卡地區(qū),均疊接在雅魯藏布結合帶內,存在斜向滑動的伸展構造置換作用的清楚證據(jù);③拆離系形成時間為22~14 Ma;④存在多次的正向置換作用、右旋或左旋剪切置換作用等滑移事件,有證據(jù)表明可能有7.5~20km厚度的地殼被斷失;⑤藏南拆離系上盤蓋層向北的正向滑動,與高喜馬拉雅結晶變質巖系底界向南逆沖的主中央斷層系同步運動,顯示了地殼楔狀體相對向南垂向擠出的動力學特征。

西藏高原發(fā)育的南北向地塹-裂谷系、盆地中最老的沉積物是中新世晚期,已有的同位素年代學獲得南北向的同沉積正斷層形成于14~8 Ma。據(jù)GPS測量計算,在拉薩與獅泉河之間的東西向伸展拉張速率為(16±1.80) mm/a。依據(jù)與伸展作用相關高鉀火山巖系的發(fā)育,揭示裂谷作用很可能涉及到殼-幔邊界,但能否作為青藏高原在中新世時已到達現(xiàn)今海拔高度的依據(jù),尚需進一步地研究。

對碰撞匯聚時應力最為集中的南迦巴瓦地區(qū)開展專題填圖與詳細解剖,確定雅魯藏布縫合帶在南迦巴瓦地區(qū)的空間展布、物質組成及結構構造,厘定蛇綠混雜巖帶大致沿雅魯藏布江東段的大拐彎地區(qū)呈弧形分布,明確了雅魯藏布縫合帶東延的大地構造位置。

2.2.6 印度-亞洲大陸碰撞過程的成礦作用

研究表明,碰撞期也是青藏高原眾多金屬礦產(chǎn)、多種礦床類型的成礦時期。一方面表現(xiàn)為一批重要礦集區(qū)和大型/超大型銅、鉛鋅、銻、金、銀礦的形成,另一方面又顯示出構造熱事件對早期形成的各類礦床進行不同程度的改造、定型和定位。

陸-陸碰撞過程對深部結構的撓動、物質結構的改造等機制是成礦作用的重要約束條件。將青藏高原新生代的成礦,初步劃分為碰撞造山和陸內匯聚兩個成礦巨系統(tǒng),并進一步劃分出8個主要的成礦系統(tǒng),分別是同碰撞巖漿成礦系統(tǒng)、同碰撞火山成礦系統(tǒng)、逆沖推覆構造成礦系統(tǒng)、走滑拉分構造成礦系統(tǒng)、陸內深源巖漿成礦系統(tǒng)、陸內淺源巖漿成礦系統(tǒng)、伸展拆離構造成礦系統(tǒng)、斷陷盆地成礦系統(tǒng)。初步揭示出岡底斯島弧帶與碰撞造山后幔源巖漿有關的斑巖型銅礦具有巨大的資源潛力,指出藏南喜馬拉雅銻、金成礦帶和唐古拉銻、金成礦帶與伸展拆離系相伴發(fā)育的淺成低溫流體密切相關,藏東斑巖銅礦帶、滇西鉛鋅多金屬礦床受陸殼縮短走滑轉換作用的制約。

2.3 國際合作中熱點前沿問題討論和交流

在1994年9月20日—10月15日期間,我有幸與美國科學院和第三世界科學院院士許靖華教授、美國科學院院士麻省理工大學Molnar P(彼得·莫納)教授及瑞士、美國、德國、英國等10位地質學家共同考察雅魯藏布江縫合帶(日喀則白朗-吉定-昂仁-薩噶-仲巴帕羊、公珠錯和普蘭巴嘎等)、岡仁齊峰南坡及高喜馬拉雅(佩枯錯-定日-聶拉木-樟木口岸友誼橋)(圖2)。許靖華院士沿雅魯藏布江縫合帶考察,并講解蛇綠混雜巖的巖石組合,基質、巖塊、變形樣式等基本特征,還就共同關心的幾個重大熱點和前沿問題進行討論與交流,通常是莫納院士提出問題,潘桂棠講認識和理解,許靖華院士親自翻譯:

圖2 陪同國外地質學家考察雅魯藏布江縫合帶及喜馬拉雅造山帶Fig. 2 Geologists explored yarlung Zangbo suture zone and Himalayan orogenic belt

(1)莫納:印度與歐亞大陸何時碰撞?是始新世碰撞嗎?

潘:地質依據(jù)表明應該是白堊紀末馬斯特里赫期洋殼俯沖消減,印度與歐亞大陸匯聚碰撞。主要依據(jù)是:①雅魯藏布江蛇綠巖的時代主要為侏羅—白堊紀,無始新世洋殼殘余;②在青藏高原西部及南部仍有古—始新世特提斯殘留海盆地的濱淺海沉積,在高喜馬拉雅定日-崗巴的基堵拉組和宗浦群為陸棚海沉積,岡底斯山南麓的錯江頂群、喀喇昆侖山日土的歐利組、新藏公路814公里碑東弧山始新世扇三角洲砂礫巖中,我們發(fā)現(xiàn)有貨幣蟲灰?guī)r夾層等等,這些殘留海盆的沉積是印-歐大陸碰撞后的重要標志;③在岡底斯沿拉薩-羊八井公路南側可見壯觀的古近紀典中組不整合覆于晚白堊世已擠壓褶皺的地層之上,等等。

(2)莫納:這次實地考察我們認識到從薩嘎起向西雅魯藏布蛇綠混雜巖帶分支成南北兩帶,中間夾持仲巴地塊,這是怎么形成的?

潘:解釋這一地質事實,目前有三種模式:一是Gansser A(甘塞爾)早在60年《喜馬拉雅地質》提出的,南帶是由北部俯沖碰撞帶作為根帶向南逆沖推覆到印度大陸邊緣上的地質記錄;二是仲巴地塊作為滑覆體于雅魯藏布江蛇綠混雜巖帶之上,相當于薄皮板塊構造模式;三是仲巴地塊是新特提斯洋中的裂離地塊,表現(xiàn)為兩個分支洋盆俯沖消減帶。莫納插問:你是什么觀點?我說:后一種裂離地塊的分隔符合客觀實際。

(3)莫納:青藏高原新生代構造隆升問題在國際上是一個熱門話題,中國地質學家也很關注,你們怎么看?

潘:我們已經(jīng)注意到莫納院士與學生們在七八十年代發(fā)表的“西藏高原的活動構造”、“中國的活動構造”和“亞洲新生代大地構造”等一系列文章(Molnar and Tapponier,1975;Molnar,1989),提出以印-亞板塊碰撞滑線場理論解釋了板內深部地震活動的起因,導致板塊碰撞遠距離效應,其影響寬度超過1000多千米,形成陸內寬廣變形與巖漿活動帶,并使陸內早期縫合帶再度活動等。這給我們很多啟發(fā),我們也認真學習了,在我國構造界有很大影響,但有的觀點我們并不贊成。例如:你們認為“西藏高原在構造上像一個死帶”,“西藏本身不表現(xiàn)為地殼縮短”,“只是將應力向北和向東傳遞并充當亞洲的應力標尺”等觀點,是不完全符合實地考察所得到的地質事實,特別是你們提出的“逃逸構造說”,我們不能接受。

青藏高原巨厚地殼主體是由眾多的裂離地塊,不同時代、不同尺度的島弧及20多條蛇綠混雜巖帶(俯沖增生雜巖帶)組成復雜的巨型特提斯造山系統(tǒng),所有蛇綠混雜巖帶均在青藏高原隆升過程中轉化為新構造活動帶、地震活動帶、地熱異常帶。在印-亞大陸碰撞后,高原周邊塔里木、華北和楊子三大克拉通沿周邊逆沖推覆帶向中心的陸內匯聚作用,決定了高原周邊山鏈及內部山鏈的新生代構造活動特征及非對稱的扇形沖斷結構形式。喜馬拉雅弧形山鏈內三條主干沖斷帶、西昆侖北緣沖斷帶、祁連山山前逆沖帶、龍門山-錦屏山逆沖推覆帶等,斷面均毫無例外地向高原區(qū)傾斜,它們均定型于中新世到第四紀,顯示了青藏高原強烈的新構造特性。

自始新世末以來,青藏高原地殼南北向大約由2400km縮短為現(xiàn)今的1200km左右,地殼厚度也增加了一倍,達到目前的60~70km。始新世晚期喜馬拉雅地塊尚位于北緯5°左右,岡底斯地塊位于北緯15°左右,當時的緯度差為10°,現(xiàn)今的緯度差為3°,這表明,始新世末特提斯海消亡后,僅喜馬拉雅-岡底斯造山系的地殼縮短量就達700km左右(李廷棟,1985)。滑線場理論、逃逸構造說設定的將雅魯藏布江斷裂帶與紅河斷裂帶連成一條斷裂帶,作為“逃逸”、“擠出”構造的邊界帶,更是不可能,也不符合實際,因為橫斷山主體表現(xiàn)為SN向斜沖走滑斷裂帶。

3 東特提斯地質構造形成演化

自100多年前奧地利著名地質學家徐士(E Suess)推測地質歷史時期,在古歐亞與非洲、印度之間存在過橫貫赤道附近的大洋,并以希臘神話中的海神特提斯(Tethys)的名字命名以來,特提斯成為地質科學上經(jīng)久不衰、百年熱門的研究課題。特提斯地質的研究涉及到全球構造、地殼和巖石圈演化、洋陸變遷等重大地質學理論問題。

構造意義上的特提斯通常是指歐亞大陸南部一條全球性緯向展布的構造域,很多地質學家將其稱為勞亞大陸與岡瓦納大陸之間略呈東西走向的寬闊海洋,最終閉合消亡形成現(xiàn)今大陸上的巨型特提斯造山帶。這一造山帶是地球上地殼和巖石圈結構構造最復雜、造山帶類型最多的構造域,它不但記錄了特提斯海洋的發(fā)生、發(fā)展和消亡的全過程,而且也記錄了勞亞大陸、岡瓦納大陸和泛華夏大陸及其間陸殼碎塊間的相互作用,并最終匯聚拼合、隆升的地質歷史。這個緯向構造域在全球構造上的特殊空間位置、巨大的展布規(guī)模、復雜的洋陸演化史和多種多樣的造山過程等,決定了它在全球構造、巖石圈演化,特別是大陸構造研究中占有十分重要的地位(潘桂棠等,1984,1997)。

3.1 特提斯地質研究項目實施的基本情況

項目是1993年由國家計委為支持第30屆國際地質大會在我國召開,而設立“東特提斯地質構造形成演化”專項科研項目之一,地質礦產(chǎn)部科技司組織專家進行了可行性論證并批準開題,由地質礦產(chǎn)部成都地質礦產(chǎn)研究所負責實施。

1999—2010年國家啟動了“新一輪國土資源大調查”專項,期間參加了2002—2007年國家“973”科技攻關項目“印度-亞洲大陸碰撞成礦作用”等研究。按照“新一輪國土資源大調查要填補和更新一批基礎地質圖件”的指示精神,中國地質調查局組織開展了青藏高原空白區(qū)1∶25萬區(qū)域地質調查攻堅戰(zhàn),調集來自全國24個省(區(qū))地質調查院、研究所、大專院校等單位精干的區(qū)域地質調查隊伍,每年近千人奮戰(zhàn)在世界屋脊,徒步踏遍雪域高原,開創(chuàng)了人類地質工作歷史史無前例的偉大壯舉。

青藏高原平均海拔在4000 m以上,自然地理條件非常惡劣,含氧量僅為內地的50%,最低溫度可達零下44℃。地質工作者本著神圣的使命感和強烈的事業(yè)心,繼承和發(fā)揚“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能忍耐、特別能奉獻”的青藏精神,腳踏世界屋脊,挑戰(zhàn)生命極限,攀登地質科學高峰。在杳無人煙的可可西里,在懸崖萬丈的雅魯藏布江大峽谷,在生命禁區(qū)阿里和可可西里,開展了拉網(wǎng)式的地質調查。他們迎著刺骨的寒風和紛飛的雪花,克服高山反應帶來的呼吸困難、劇烈頭痛、失眠乏力等難以想象的困難,甚至冒著肺氣腫、腦水腫等致命高原疾病的危險,用身軀、用生命丈量著一條條地質路線,譜寫了一曲曲可歌可泣的時代英雄樂章,用鮮血和汗水換來了豐碩的成果。

2001—2006年和2006—2013年,中國地質調查局分階段組織實施了“青藏高原基礎地質調查成果集成和綜合集成”項目,在青藏高原空白區(qū)1∶25萬區(qū)域地質調查和國內外最新研究成果基礎上,通過集成和綜合研究,編制了青藏高原及鄰區(qū)1∶150萬地質圖及說明書、青藏高原及鄰區(qū)1∶150萬大地構造圖及說明書等地質、資源、地球物理、地球化學系列圖件,為青藏高原區(qū)域資源勘查、國土規(guī)劃、環(huán)境保護、重大工程規(guī)劃與建設,為深化東特提斯地質科學研究提供了基礎資料。

項目研究以中國特提斯地質研究達到世界先進水平、躍居國際領先地位為目標,揭示東特提斯造山帶時空結構、層次的動態(tài)變化過程和特提斯洋陸巖石圈發(fā)展、轉換的基本規(guī)律,建立東特提斯巖石圈演化模式,為資源開發(fā)、環(huán)境評價提供科學依據(jù)。項目研究過程中,立足于中國地質特色,把握國際特提斯研究最新動向,以既尊重前人的研究成果,吸取其精華,又不受前人觀點束縛為原則,以創(chuàng)新的精神,在三個層次上開展了研究:

一是將特提斯作為一個系統(tǒng),多學科、多層次、全方位地進行新、舊資料再開發(fā)的理論性綜合研究。檢索查閱有關特提斯地質研究的國內外文獻、資料、圖集,總計近千余份,為項目研究從單一造山帶或盆地研究轉向地球動力學作用下統(tǒng)一的相關性研究,從局部性、區(qū)域性轉向全球性研究,從資料歸納轉向綜合性理論性演繹奠定了良好的基礎。在理論研究中,應用大地構造相時空結構分析、二重-三分構造組合關系分析、比較大地構造的新方法,來解決或認識與特提斯演化歷史密切相關的,諸如全球構造、地殼和巖石圈演化、洋陸變遷等重大地球科學問題。

二是針對急需解決的特提斯演化的關鍵性問題,項目組在過去近40年青藏及鄰區(qū)的野外考察基礎上,分別與中國西部大型沉積盆地分析及地球動力學項目組、地質礦產(chǎn)部“三江”攻關項目綜合組、青藏高原新構造與隆升課題組等密切配合,共同開展了東特提斯構造域內,東起康滇、秦嶺,西達阿里岡仁布齊峰,北至新疆,南抵喜馬拉雅、滇西的野外考察研究,進一步查明了構造地層、巖石單元之間的相互關系,取得了一些疑難地層的微體化石的時代依據(jù)和性質不明地質體的地球化學數(shù)據(jù)等,為項目研究進一步總結特提斯地質特征與大地構造形成演化過程創(chuàng)造了條件。

三是瞄準地質科學前沿,掌握當前國際研究動向,對近幾年的洋陸轉換、大陸動力學等前沿學科取得的成果進行了追蹤調研,并開展了多次中外合作聯(lián)合考察。對蛇綠巖的大地構造屬性、變質軟基底裂離地塊的時空分布、沉積盆地的構造環(huán)境、火山巖漿弧的時空結構等問題求得了共識,為創(chuàng)新性建立東特提斯演化的運動學、動力學模式——大陸邊緣多島弧造山模式(即洋陸轉換多島弧盆系統(tǒng)演化模式)提供了科學依據(jù)。

3.2 集成研究的新進展、新認識和基本觀點

(1)確認了喜馬拉雅存在從奧陶紀到始新世長達5億年以上厚達10km的沉積層序,為印度大陸邊緣的地質記錄,及全球顯生宙海平面變化規(guī)律提供重要研究基地。

(2)歸納總結厘定了青藏高原地區(qū)20多條蛇綠混雜巖和俯沖消減雜巖組成的結合帶(弧-弧碰撞帶或弧-陸碰撞帶)。班公湖-雙湖-怒江-昌寧對接帶、康西瓦-南昆侖-瑪多-瑪沁-勉縣-略陽對接帶是同一個原古特提斯大洋雙向俯沖消亡的地質構造遺跡。

(3)總結了特提斯大洋及其兩側石炭—二疊紀冷、暖水動物群空間分布特征。冷水和暖水動物群以班公湖-怒江結合帶為中軸兩側對稱分布,即南側岡底斯帶為冷暖混生區(qū),特提斯喜馬拉雅帶以冷水動群為主體,含個別暖水型分子;北側南羌塘帶為冷暖混生區(qū),北羌塘-昌都及其以北以暖水型動物群為主體,含個別冷水分子;具體生物分區(qū)界線、氣候帶界線不等于板塊界線。依據(jù)冰川事件可分為大陸冰川、陸緣冰川和漂浮冰山,綜合研究認為岡瓦納大陸及其北側特提斯洋的石炭—二疊紀冰川事件空間展布,類似于現(xiàn)今南極大陸及其北側的南太平洋冰川分布格局,即印度陸內為大陸冰川沉積,印度河-雅魯藏布江帶以南為陸緣海泥石流冰磧?yōu)橹鳎喙?怒江結合帶以南以冰融滑塌雜礫石的淺海沉積為主,而班公湖-怒江結合帶及以北地區(qū)以含冰山消融落石的深海沉積為主,其濁積巖型的泥板巖是特提斯洋盆的沉積物。

(4)在歸納集成基礎上,以沉積建造、火山巖建造、侵入巖漿活動、變質-變形等地質記錄為基礎,以成礦規(guī)律和礦產(chǎn)、能源預測的需求為基點,以不同規(guī)模相對穩(wěn)定的古老陸塊區(qū)、不同時期的造山系和大洋消亡的對接帶的大地構造相環(huán)境時空結構分析為主線,以特定區(qū)域主構造事件形成的優(yōu)勢大地構造相的時空結構組成和存在狀態(tài)為劃分構造單元的基本原則,將青藏高原及鄰區(qū)劃分出8個一級構造單元(一條特提斯大洋最終消亡的班公湖-雙湖-怒江-昌寧-孟連對接帶,秦-祁-昆、羌塘-三江和喜馬拉雅-岡底斯三大造山系及周緣塔里木、華北、揚子和印度四大陸塊區(qū))(圖3),并進一步細化出37個二級構造單元、81個三級構造單元(潘桂棠等,2012,2013,2015)。

圖3 青藏高原及鄰區(qū)大地構造格架略圖Fig. 3 Schematic tectonic map of Qinghai-Tibet Plateau and its adjacent areas

厘定了早古生代昆侖前鋒弧以南為原特提斯洋,塔里木-華北陸塊群以北為古亞洲洋,其間為秦-祁-昆多島弧盆系構造區(qū)(圖4)。各弧后洋盆的擴張期為震旦紀晚期—早奧陶世;火山巖漿弧形成于中奧陶世—志留紀,泥盆系普遍不整合。

圖4 早古生代(奧陶紀)特提斯洋及秦-祁-昆多島弧盆系構造格局略圖Fig. 4 Tectonic framework of the Tethyan ocean and archipelagic arc-basin system in the Qinling-Qilian-Kunlun area during the Early Paleozoic

厘定了(北)羌塘-三江地區(qū)為古特提斯大洋北西側揚子古大陸邊緣的多島弧盆系構造區(qū)(圖5),各弧后洋盆的擴張期為晚泥盆世—早二疊世,火山巖漿弧形成于早二疊世晚期—中三疊世,上三疊統(tǒng)普遍造山不整合。

圖5 晚古生代(二疊紀)特提斯洋及羌塘-三江多島弧盆系構造格局略圖(圖例同圖4)Fig. 5 Tectonic framework of the Tethyan ocean and archipelagic arc-basin system in the Qiangtang to Sanjiang area during the Late Paleozoic

發(fā)現(xiàn)岡底斯島弧造山作用的一系列巖漿事件信息,厘定岡底斯帶是以隆格爾-念青唐古拉為主軸,經(jīng)歷石炭—二疊紀、早中三疊世、晚三疊世、早—中侏羅世、晚侏羅世、早白堊世、晚白堊世—始新世6次造弧增生和相關弧-弧-陸碰撞作用,并最終定型于新生代晚期的復合造山帶(潘桂棠等,2006,2013)。

在岡底斯東段,自從松多二疊紀N-MORB型榴輝巖發(fā)現(xiàn)后(楊經(jīng)綏等,2006),近年來1∶5萬區(qū)調填圖,厘定了長約80多公里的唐加-松多增生雜巖帶,帶中發(fā)現(xiàn)溫木朗等地晚石炭世—二疊紀蛇綠巖(解超明等,2020;Wang et al.,2019),雪浪溝、柏日崗、拉龍松多等地識別出多個洋島-海山巖塊,時代為晚石炭世—中二疊世(陳松永,2010;Wang et al., 2019;李光明等,2020),謝通門雄村發(fā)現(xiàn)早侏羅世洋內弧巖塊增生楔(丁楓等,2012)。大量1∶5萬區(qū)調與研究成果,揭示南岡底斯帶東段由北部晚古生代增生雜巖向南為中生代增生雜巖組成,其南側為雅魯藏布江俯沖增生雜巖帶,表現(xiàn)為東西向連續(xù)展布和洋盆北向俯沖構造極性,整體呈現(xiàn)出由北向南后退式俯沖增生的古-新特提斯地質連續(xù)演化過程(李光明等,2020)。相應受控于洋殼向北俯沖作用的弧巖漿活動形成的增生弧,其時代由北向南逐漸變新,(T3—J1)雄來火山弧(李光明等,2020)、葉巴火山弧(J1-2)、桑日火山弧(J3—K1)(潘桂棠等,2006;王立全等,2013)以及大規(guī)?;r漿活動可延續(xù)到晚白堊世(莫宣學等,2005;潘桂棠等,2006;Zhu et al.,2008a、2008b;張澤明,2018)。正是這套晚古生代—中生代俯沖增生雜巖及增生弧的復雜巖石組合,可能構成了南岡底斯東段“新生下地殼”的重要物質基礎(李光明等,2020;王立全等,2021);而新生下地殼的部分熔融,為驅龍-甲瑪?shù)V集區(qū)中新世斑巖巨量成礦提供了豐富的物質來源(侯增謙等,2008;莫宣學,2020)。

(5)提出了一個大洋(特提斯大洋)、兩個大陸邊緣(泛華夏大陸南緣和岡瓦納大陸北緣)、三大多島弧盆系(秦-祁-昆、北羌塘-三江及岡底斯-喜馬拉雅多島弧盆系)的青藏高原特提斯形成演化模式的原創(chuàng)性認識,建立了大陸邊緣“多島弧盆系構造”新模式,強調大陸邊緣多島弧盆系是受特提斯大洋俯沖制約,同時又是以弧后洋盆消減為動力,通過一系列弧-弧、弧-陸碰撞造山過程來實現(xiàn),類似于受太平洋、印度洋雙向俯沖形成的東南亞“多島弧盆系”構造格局(潘桂棠等,1997,2003,2012,2015)。

提出原特提斯大洋起源于Rodinia超大陸裂解,表現(xiàn)為塔里木與揚子的裂離。古特提斯是原特提斯的繼承和發(fā)展,新特提斯也不是古特提斯洋消亡后重新打開,有部分洋殼可被隨后的印度洋歸并。高原內部的班公湖-雙湖-怒江-昌寧-孟連對接帶及其一系列弧-弧、弧-陸碰撞結合帶(蛇綠混雜巖帶)均不是特提斯大洋打開的原始場所。

揭示出造山系是造山帶的集成,是在大陸邊緣受控于大洋巖石圈俯沖制約形成的前鋒弧及其之后的一系列島弧、火山弧、裂離地塊和相應弧后洋盆、弧間盆地或邊緣盆地等多島弧盆系,又經(jīng)洋盆萎縮消減、弧-弧或弧-陸碰撞轉化形成的復雜構造組合體,整體表現(xiàn)為大陸巖石圈與大洋巖石圈之間時空域中特定的組成、結構、空間展布和時間演化特征的構造系統(tǒng),大陸邊緣多島弧盆系形成演化是大洋巖石圈向大陸巖石圈構造體制轉換(簡稱洋陸轉換)的重要標志。

早古生代時期,在泛華夏大陸群西側已經(jīng)出現(xiàn)昆侖前鋒弧和康滇海岸山陸緣弧。昆侖前鋒弧以北的秦-祁-昆早古生代多島弧盆系構造轉換形成秦-祁-昆造山系;從昆侖前鋒弧和康滇陸緣弧裂離的唐古拉-他念他翁殘余弧,構成泛華夏大陸西南緣晚古生代前鋒弧,羌塘-三江的晚古生代到中生代是弧后擴張、多島弧盆系發(fā)育、弧-弧碰撞、弧-陸碰撞轉化為造山系的演化歷史。特提斯大洋南側的岡瓦納大陸北緣,已有證據(jù)表明存在從石炭紀開始轉化為活動大陸邊緣的地質信息,中生代是西藏群島的弧-盆演化史,中生代末期轉化為喜馬拉雅-岡底斯造山系。

(6)提出大陸塊(克拉通)形成演化的三相殼層結構模型。華北1.8 Ga前弧-陸、陸-陸碰撞作用形成基底,長城紀裂谷事件,薊縣紀-早古生代為穩(wěn)定型沉積蓋層;揚子與塔里木l.0~0.85Ga前弧-陸、陸-陸碰撞作用形成基底,南華紀裂谷事件,震旦紀一古生代穩(wěn)定型沉積蓋層;岡瓦納大陸(印度北緣)0.6~0.5Ga前弧-陸、陸-陸碰撞形成泛非基底,寒武紀裂谷事件,奧陶紀—古生代穩(wěn)定型沉積蓋層。由此,我們將其歸納為“克拉通基底形成―裂解(裂谷)事件―穩(wěn)定蓋層”的三相殼層結構。華北型、揚子型和岡瓦納型三相殼層結構的厘定,對于開展全球大陸地質對比,以及卷入造山系中裂離地塊與母體大陸的親緣性研究具有重要科學意義。

提出青藏高原地區(qū)不存在統(tǒng)一的前寒武紀變質基底,康西瓦-南昆侖-瑪多-瑪沁-勉縣-略陽對接帶以北,秦-祁-昆造山系內各構造帶均見有前寒武紀變質基底殘塊,其中全吉地塊、柴達木地塊的前寒武組成、結構及地質演化歷史與塔里木陸塊和揚子陸塊的揚子型三相殼層結構有很好的相似性(陸松年和袁桂邦,2003;陸松年等,1998,2004,2006;潘桂棠等,2013,2015)??滴魍?南昆侖-瑪多-瑪沁-勉縣-略陽和班公湖-雙湖-怒江-昌寧對接帶之間的北羌塘-三江造山系,其中巴顏喀拉、中咱-香格里拉、昌都-蘭坪、北羌塘等裂離地塊,是晚古生代揚子陸塊西緣的裂離產(chǎn)物。保山、岡底斯、喜馬拉雅地殼三相結構均為岡瓦納型。

(7)晚前寒武以來,全球大陸可分勞亞、岡瓦納和泛華夏三大陸塊群。自20世紀初期形成較系統(tǒng)的大陸漂移說以來,解釋全球大陸和大洋時空結構轉換和特提斯大地構造形成演化的基本點,就是一個聯(lián)合古陸形成,相應環(huán)繞“聯(lián)合古陸”周圍是一個泛大洋,特提斯只是泛大洋的海灣?!奥?lián)合古陸”解體分離的陸塊向泛大洋漂移,進而形成大西洋和印度洋,而太平洋是泛大洋萎縮而成。板塊構造學說興起以來,對于洋陸轉換和特提斯地質的認識,更多的是強調岡瓦納大陸的裂離和亞洲大陸的增生,而泛大洋同樣存在。我們認為“剪刀張”模式、“傳遞帶”模式、“開合”模式,只是特提斯大洋巖石圈構造體制向大陸巖石圈構造體制連續(xù)演化轉換過程中的局部時空表現(xiàn),特提斯演化與三分全球的三大陸塊群的相互裂變-聚變作用過程密切相關。

通過東特提斯地質的深入研究,已有許多重要的證據(jù)表明,對顯生宙大地構造及洋陸轉換過程,采用單一聯(lián)合古陸和泛大洋的傳統(tǒng)模式是不合理的。30多年來,將東特提斯的演化看成是單一岡瓦納大陸裂離碎塊分別向北漂移俯沖碰撞的演化模式,必須重新考慮。晚前寒武紀以來,全球可分勞亞古陸群、岡瓦納古陸群和泛華夏古陸群,它們自成體系具獨特的地質演化過程,且與三個以上的古大洋共存,不同時期有不同的時空格局(圖6)。在地質歷史時期,沒有形成過全球單一的巨大聯(lián)合古陸,也不只是南北兩大古陸群和泛大洋并存的時空格局。

圖6 全球早古生代洋-陸格局示意圖Fig.6 Sketch map of global ocean-continent framework during Early Paleozoic(modified from Scotese, 2006)

(8)提出了特提斯三階段劃分方案。特提斯時空結構演化與顯生宙全球三大陸塊群相互之間的“裂-聚”動態(tài)變化過程密切相關,特提斯海(洋)從萌生、擴展、萎縮、消亡到匯聚造山的整個演化過程,受控于全球洋陸時空結構轉換。晚前寒武至早古生代,地質、古生物、古地磁等證據(jù)表明,多數(shù)大陸聚集在南半球,呈現(xiàn)“南聚北散”的時空格局;晚古生代多數(shù)大陸聚集在西半球分南北兩大陸群,與東半球的泛華夏陸群呈“三足鼎立”的時空格局;中生代以來,多數(shù)大陸漂移到北半球,表現(xiàn)為“北聚南散”的時空格局。特提斯演化就是在這一全球洋陸轉換背景中發(fā)生、發(fā)展、消亡,并奠定了現(xiàn)今特提斯造山帶的地殼結構基礎。

原特提斯階段(Z1—S),主要表現(xiàn)為華夏大陸群與勞亞大陸群的離散,勞亞大陸群與岡瓦納大陸分裂,特提斯洋擴張。華夏大陸群與岡瓦納大陸群聯(lián)而不合。古特提斯階段(D—T2),主要表現(xiàn)為華夏大陸群與勞亞大陸的匯聚,古特提斯洋擴張到萎縮。勞亞大陸與岡瓦納大陸群聯(lián)而不合。新特提斯階段(T3—E2),主要表現(xiàn)為華夏大陸群與岡瓦納大陸分裂碎塊(印-澳板塊)的匯聚。特提斯洋消亡,岡瓦納古陸解體,特提斯大洋巖石圈轉化為大陸巖石圈,并進入陸內碰撞造山作用發(fā)展時期。重組后的三大陸塊群間產(chǎn)生強烈陸內匯聚。

特提斯大洋從發(fā)生發(fā)展到消亡是一個連續(xù)大洋巖石圈的演化過程,其生命期至少400~600百萬年的時間尺度。而特提斯中多數(shù)已研究的蛇綠混雜巖帶所恢復的擴張洋盆只經(jīng)幾十至兩百百萬年時限,僅相當于邊緣海盆地的生命期。

(9)大陸斜向匯聚碰撞作用在特提斯構造域是最普遍的大洋巖石圈向大陸巖石圈體制轉換的一種運動學和動力作用方式。以華夏大陸群的揚子克拉通為例,增生首先是印支、保山、昌都及中咱地塊,分別與相鄰的島弧發(fā)生弧-弧或弧-陸碰撞成復合體系,然后與自東南向北西斜向楔入的揚子發(fā)生匯聚碰撞。揚子克拉通先與東南側的哀牢山帶開始斜向碰撞造山(T3),而北西段在川西還正發(fā)育弧盆系統(tǒng)(T3)。同時,揚子克拉通北緣從西秦嶺向西到昆南、可可西里也是表現(xiàn)為從T2—T3末的斜向連續(xù)碰撞。也就是說,揚子克拉通的向西斜向楔入,才最終全面關閉了古特提斯洋,T22—T3巴顏喀喇被動邊緣盆地轉化為前陸盆地。

關于昆侖帶東延。長期以來,昆侖造山帶南緣結合帶,通常認為是向東秦嶺造山及其相關的結合帶相連,構成橫亙中國大陸的“中央造山帶”。通過對秦-祁-昆交接區(qū)的沉積古地理、火山巖漿活動等綜合研究,認為昆侖島弧造山帶在柴達木地塊東南緣布爾汗布達到鄂拉山弧彎一帶,其構造古地理格架這表明昆侖與秦嶺在地質上是兩個獨立的地質體。

(10)洋-陸巖石圈構造體制的轉換主要通過大陸邊緣多島弧盆系內弧后盆地消減、弧-弧碰撞、弧-陸碰撞的島弧造山作用完成。從東特提斯地質來看,在特提斯大洋俯沖消減過程中,產(chǎn)生于泛華夏大陸群西部邊緣多島弧盆系內的一系列邊緣海盆地、島弧盆地及其上沉積物和其他如海溝巖石組合,在古生代以來大致從北到南連續(xù)被卷進島弧造山作用中,最終轉化增生為特提斯構造域大陸的巖石圈。前陸盆地的形成,乃是盆山轉換的地質記錄和重要標志。

青藏高原周邊被印度、揚子、華北、塔里木四大陸塊圍限,內部由不同屬性的構造塊體,經(jīng)過不同時期沿特提斯大洋兩側古大陸邊緣裂谷作用或弧后擴張,經(jīng)弧后盆地萎縮消減,繼而弧-弧、弧-陸、陸-陸碰撞作用,形成一系列增生碰撞造山帶,并由它們斂合堆疊成一體的活動增生系統(tǒng),相互之間以蛇綠混雜巖帶(俯沖增生雜巖帶)共同組成的活動構造帶為界,主體顯示出高原地區(qū)地殼破損型鑲嵌結構的構造系統(tǒng)。青藏高原古生代—中生代多島弧盆系演化過程的物質組成、結構構造,極其類似于亞洲大陸邊緣東南亞洋-陸轉換過渡帶(即多島弧盆系)演化過程的地質構造特征,制約著青藏高原的形成演化,控制了青藏高原的隆升。

(11)提出了“多島弧盆系成礦論”。通過三江地區(qū)長達20年的攻關研究,對各大成礦帶的系統(tǒng)解剖,發(fā)現(xiàn)三江地區(qū)晚古生代—中生代的成礦特色,均源于多島弧盆系地質構造背景,造就特定的成礦構造環(huán)境及成礦作用類型,亦即多島弧盆系的構造-地理格局控制各類礦床(點)時空分布?;诙鄭u弧盆系構造模式與成礦系統(tǒng)論、過程論和轉換論的耦合,提出“多島弧盆成礦論”?!岸鄭u弧盆成礦論”概述為:伴隨大陸邊緣多島弧盆系構造形成演化過程,在特定時空結構構造環(huán)境演化序列中形成礦床的規(guī)律、成礦系統(tǒng)及成礦類型。在多島弧盆系構造背景下,邊緣海、弧后盆地中“大平掌式VMS型礦床”,洋內弧中產(chǎn)出“羊拉式VMS型礦床”,洋島-海山中產(chǎn)出“老廠式VMS型礦床”,島弧帶中產(chǎn)出“普朗超大型銅礦床”和“孔馬寺大型汞礦”,陸緣弧中產(chǎn)出“納日貢瑪大型Cu-Au-Ag礦床”、加多嶺Fe-Cu礦床及“滇灘大礦山銅、鉛、鋅礦床”,弧間裂谷盆地中形成“呷村型超大型銅、銀、鋅礦床”,弧背裂谷盆地中產(chǎn)出“魯春式VMS型礦床”,以及俯沖增生雜巖帶(蛇綠混雜巖帶)中的造山型金礦(如哀牢山俯沖增生雜巖帶中的老王寨、冬瓜林、金廠及大坪等大型金礦),等等。這些理論模型在三江特提斯造山帶的成礦規(guī)律研究、礦產(chǎn)勘查和預測評價中已見成效(潘桂棠等,2003;李文昌等,2010)。

3.3 青藏高原特提斯地質國際交流及評述

1995年7月24日—8月12日,我們與美國科學院院士許靖華、澳大利亞C Powell教授和李正祥博士、美國L Winteren教授、德國S Bastin教授、臺灣地質學家盧佳遇和陳中華及李太楓教授等15位地質學家,開展格爾木-拉薩-聶拉木橫貫青藏高原主體路線地質考察并進行學術交流,討論的問題不僅是青藏高原,而且涉及大陸地質、全球構造、地球動力學等很多領域。許靖華詳細講述大洋俯沖制約形成的島弧造山模式,比地體假說更具有生命力。而在岡瓦綱大陸北界問題上,他認為是可可西里-金沙江縫合帶,我認為是班公湖-怒江-昌寧-孟連縫合帶,并闡述了相關的地質、古生物、古氣候及地球物理等系列依據(jù);同時,還介紹了國內同行有的認為是雅魯藏布江縫合帶,等等。在拉薩賓館討論中,他和Powell教授等最后都同意是班公湖-怒江縫合帶。

曾任美國地質學會主席的科學院院士伯奇費爾教授,從1985年開始與我單位長達30多年青藏、喜馬拉雅、藏東-三江地學合作研究,尤其對《東特提斯地質構造形成演化》專著給予評價:“該成果提出了許多挑戰(zhàn)性的新概念,構成了一個全新的理論體系?!?/p>

青藏高原及鄰區(qū)地質圖在意大利佛羅倫薩第30界國際地質大會展示,獲得國際地質界贊賞,國際知名構造學家Kapp P博士評價:“近十年來為促進青藏高原國際地學研究和深入理解喜馬拉雅-西藏-帕米爾造山系作出了最為重大的貢獻?!?/p>

2005年,“西南三江銅金多金屬成礦系統(tǒng)與勘查評價”成果獲得國家科技進步一等獎。2011年,“青藏高原地質理論創(chuàng)新與找礦突破”成果獲得國家科技進步特等獎。發(fā)表在《亞洲地質》中的《青藏高原構造演化》一文(Pan et al., 2012),成為2010—2021年間ESI排名全球前1%的高頻次引用率文章。

4 青藏高原及特提斯地質研究展望

雖然我們團隊在青藏高原研究已有50多年,但以青藏高原東特提斯構造演化命題,從全球大洋巖石圈與大陸巖石圈相互作用和轉換的角度來研究,應該說還剛剛起步。迄今為止,特提斯大洋究竟起始于何時?是哪一大陸或哪兩個大陸之間的裂變?還是個難題。

青藏高原物質組成的主體不是岡瓦納大陸的裂離地體經(jīng)五次漂移拼貼,而是顯生宙不同時期特提斯大洋萎縮俯沖形成的多島弧盆系統(tǒng),經(jīng)多期弧-弧、弧-陸碰撞組合匯聚成一體的組構。這也許是在全球構造上能形成獨一無二巨厚地殼高原的內在及本質的原因,研究青藏高原多層次的內部物質結構、物質間的相互作用和轉換,以及相互作用與轉換過程中的運動形態(tài)及規(guī)律,將始終是青藏高原形成演化無止境的研究前沿。

4.1 青藏及全球大地構造與巖石圈地球動力學研究

青藏高原是特提斯構造域的戰(zhàn)略高地,由于它具有復雜而獨特的巖石圈結構和巨厚的地殼,既記錄了特提斯大洋巖石圈擴張、俯沖消亡及洋-陸轉換、弧-弧、弧-陸碰撞造山和深部過程、圈層間相互作用的信息,又表現(xiàn)出與周邊大陸巖石圈相互作用的耦合關系,尤其高原隆升是地球近2千萬年來發(fā)生的最重大的地質事件之一,至今仍然是固體地球表層構造異?;钴S的地區(qū)。開展青藏及全球大地構造與巖石圈地球動力學研究,不僅對于當今地球系統(tǒng)科學前沿研究取得突破性進展具有重大意義,對于探討地圈-生物圈-水圈相互作用、闡明亞洲乃至全球氣候、生態(tài)環(huán)境變遷,以及礦產(chǎn)資源、能源形成與開發(fā)和自然災害的防治,也將發(fā)揮重要的作用;而且對于振興邊疆少數(shù)民族地區(qū)社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展,保證國家長期繁榮昌盛具有重大現(xiàn)實意義。

把青藏高原與周邊地區(qū)作為一個整體,針對固體地球各層圈相互作用和動力學過程進行多學科綜合研究,有助于提高本區(qū)乃至全球固體地球各圈層相互作用過程及運動機制的認知水平。青藏高原的固體地球作用過程是一種物理、化學和生物作用過程,為一種牽涉到成因和演化歷史的活動,原有的地質體不斷形成和被改造的過程,它表現(xiàn)為三個重要的構造過程,一是特提斯大洋巖石圈不斷萎縮、消亡、弧-弧或弧-陸碰撞造山作用的過程;二是隨洋-陸轉換、盆-山轉換和殼-幔轉換,造山帶不斷形成而發(fā)生高原不斷增長的過程;三是隨陸內匯聚作用和高原隆升而發(fā)生的地殼大幅度縮短和增厚的過程。

研究這些過程和規(guī)律,重點在于定量化研究這些地質、地球物理和地球化學過程,逐步減少對青藏高原巖石圈結構演化認識上的不確定性,把握這些過程的內部聯(lián)系,概括出青藏高原形成演化的理論框架。要瞄準青藏高原巖石圈的成因、構造、形成過程和歷史等基本科學問題,圍繞共同的研究中心進行“聚焦”,創(chuàng)立具有國際領先水平的新的地球系統(tǒng)科學理論。

21世紀研究的主要任務應包括以下幾個方面:①地球內部各圈層之間的相互作用,即地殼(包括上、中、下地殼)、上地幔、軟流圈和地核之間的相互作用和過程;②青藏高原大地構造系統(tǒng)和周邊克拉通相關系統(tǒng)的相互作用,即青藏高原特定地質條件在全球體制中的位置及演變的過程;③青藏高原內部不同尺度各單元之間的相互作用、相互影響和相互調節(jié)的過程;④資源(能源)的形成分布規(guī)律;⑤青藏高原表層動態(tài)變化規(guī)律。值得強調的是,筆者提出的超大陸裂解-匯聚-重組的不可逆演化論、多島弧盆系演化洋-陸轉換論作為一個工作假設,應該可以作為進一步研究的初步理論框架,推動建立全球動力學新理論、新概念的優(yōu)勢點,作為溝通青藏高原地質特點和固體地球科學基本理論的結合點,作為評估青藏高原區(qū)域經(jīng)濟及社會持續(xù)發(fā)展和環(huán)境改善的支撐點。

根據(jù)國際地球科學發(fā)展趨勢和前沿領域研究動向,結合青藏高原區(qū)域地質特色及可持續(xù)發(fā)展的需求,建議選擇如下領域開展21世紀青藏高原巖石圈地球動力學研究。

(1)青藏高原特提斯形成演化的全球構造背景

特提斯地質是地球科學上經(jīng)久不衰、百年熱門的研究課題,它涉及到全球構造、地殼和巖石圈演化、洋陸變遷等重大地球動力學理論問題。青藏高原及鄰區(qū)不但記錄了特提斯洋的發(fā)生、發(fā)展和消亡的地球動力學全過程,而且也記錄了勞亞古陸群、岡瓦納古陸群與泛華夏古陸群(及它們之間的陸殼碎塊)間的相互作用。特提斯洋的產(chǎn)生、發(fā)展和消亡,反映了地球系統(tǒng)大陸和大洋之間的物質交換作用,與我們對大洋物質在洋中脊生成和俯沖帶消亡的了解程度相比,對青藏高原特提斯洋陸轉換過程的了解卻是較粗略地。基本上可以說,我們若不了解特提斯形成演化,則不可能了解青藏高原是怎樣形成的。青藏高原特提斯形成演化需要從科學探索的理論層次上,認識理解三大起源問題:原-古特提斯洋起源于Rodinia超大陸解體,青藏高原的形成起源于特提斯構造演化,亞洲大陸生態(tài)環(huán)境變化起源于青藏高原隆升。三大起源問題引申外延有全球構造、地球系統(tǒng)科學的一系列問題,我們不僅要編制中國大地構造圖,還應與志同道合者一起編制全球大地構造圖,認識全球超大陸匯聚、裂解的時空格局,古大陸的漂移、旋轉及相互關系的不可逆演化,看中國乃至全球大陸內部各陸塊及造山系中裂離地塊的原始歸屬、歸位和構造的時空定位。

所以,青藏高原特提斯造山系(造山帶)構造演化,是一個涉及全球大陸巖石圈和大洋巖石圈演化及相互轉化的關鍵性問題。岡瓦納與泛華夏(華北、塔里木及揚子等)、勞亞大陸的共同性和差異性是什么?特提斯的范圍、格局、演化階段?特提斯時空結構與顯生宙全球三大陸塊群相互之間的“裂-聚”動態(tài)變化過程?古大陸邊緣和古海洋盆的性質是怎樣?弧-盆系時空結構如何再造?洋盆擴張速率與最大寬度?洋盆消亡、消減速率、消減極性及俯沖增生、碰撞過程。組成青藏高原超造山系統(tǒng)主體的一系列不同時期的洋殼消減帶及島弧造山帶形成過程?特提斯帶不同時期俯沖增生雜巖帶(蛇綠混雜巖)時空結構及組成和巖漿弧的基本地質特征及地球化學的共同性、差異性是什么?其構造環(huán)境和深部地質作用過程怎么樣?特提斯演化過程中殼、幔物質與能量交換的方式、速率與通量?它與環(huán)太平洋的俯沖增生雜巖(蛇綠巖)共同點和差異是什么?等等。

(2)青藏高原巖石圈結構、物質組成、特征以及動力學過程

青藏高原的“雙倍”地殼、“薄”的巖石圈和厚的地幔頂蓋層及各圈層間低速層的發(fā)現(xiàn),可以說是青藏高原研究中的重大成果,但是闡明青藏高原巖石圈結構、組成、特征以及動力學過程遠比原先預想的更困難、更復雜,牽涉的問題很多,如巖石圈各圈層的物質組成結構是什么?各圈層的變形、流變學特征和密度、強度變化的控制因素?低速層、高導層和殼?;旌蠈拥牡刭|含義及物理化學性質?殼幔的關系及其如何相互作用?高原內部波速、熱流、密度如何定量?內部熱流體的來源以及它如何控制地質作用的過程?巖石圈三維結構如何精細成像?青藏高原作為太陽系中旋轉的地球體表層的物質瘤塊,物質能量的輸入、輸出隨機關系的制約因素是什么?等等。

(3)青藏高原及內部造山帶殼幔物質循環(huán)、能量交換與巖漿成因

巖漿與巖漿巖是探(窺)測地球深部的“探針”與“窗口”,不僅可以借以研究洋盆擴張、消減過程的殼幔循環(huán),而且也能夠研究造山過程或高原隆升過程中的殼幔循環(huán),對于認識青藏高原殼幔物質的結構、性狀以及成礦演化過程、高原隆升及大陸動力學機理有重大意義。來自陸殼的物質能否再循環(huán)到地幔中?有多少物質是再循環(huán)和新生的?造山帶中的巨型巖漿巖由哪里生長?什么因素決定著幔源巖漿是在莫霍層位或下地殼囤積還是向上侵位或噴發(fā)?當它們通過地殼上升時是如何演變的?與成礦作用的關系是什么?剝露于高原周邊的高級變質巖區(qū),尤其是麻粒巖相地質體通常是代表出露的下地殼剖面,它向我們揭示深部“流體”運移、地殼“成熟度”或陸塊匯聚等哪些作用過程信息?地殼流體調節(jié)地殼巖石圈動力和化學性質的主要方式是什么?等等。

(4)青藏高原各類沉積盆地的形成及熱力學行為

青藏高原不同時期盆地中的巨厚沉積物堆積,記錄了地球動力學歷史的時空細節(jié),保存了巖石圈動力學和板塊相互作用過程的信息。覆蓋在青藏高原表層的沉積巖是我們取得有關地球動力學環(huán)境、大地構造單元厘定和地質年代的歷史基礎,但至今研究工作十分薄弱。需要進一步解決的問題是:盆地是怎樣開始發(fā)育?它們的形成需要什么前奏?當盆地充填時,下沉機制是怎樣隨時間而發(fā)生改變的?伴隨的沉積物負載如何改變原始盆地的幾何形態(tài)?弧前增生楔雜巖在向大陸地殼增生轉變的過程中,地殼的結構和化學成分會有什么變化?如何識別老的與轉換運動有關的走滑盆地?深部熱事件會造成地殼的相互轉換,從而引起盆地形成嗎?沉積盆地中垂直運動的時空變化原因?沉積旋回和韻律的成因和機制如何?它們與海平面升降、米蘭科維奇旋回的關系是什么?沉積通量和地球化學循環(huán)?盆地充填過程(三維分布)和層序發(fā)育過程?以及影響盆地充填的古氣候因素?成礦(油氣)的流體運移和聚集過程是怎樣的?盆地與山脈的耦合關系是怎樣的表現(xiàn)形式和轉化方式?等等。

(5)青藏高原資源、能源時空分布規(guī)律和成礦流體動力學研究

青藏高原是陸殼塊體多次離散與匯聚以及多弧-盆系復雜的組合地區(qū),各種地質作用十分強烈,物質能量循環(huán)交換頻繁,是各種礦產(chǎn)資源和能源的有利定位聚集區(qū)。雖然資源、能源的勘察工作已有很大進展,查明高原區(qū)蘊藏著豐富的鉻、金、銅、鉛、鋅、鋰、稀有金屬,潛在總價值達幾萬億元以上;水電資源超過2.5億kW裝機容量,石油資源量也有很大遠景??梢猿蔀槲覈?jīng)濟持續(xù)發(fā)展的重要資源、能源的后備基地。

研究青藏高原資源、能源的關鍵,是系統(tǒng)研究其形成的地質構造背景,如銅、鉛、鋅多金屬常形成于島弧區(qū),石油形成主要與大陸邊緣盆地、前陸盆地及弧后盆地有關。青藏高原巖石圈結構單元(弧-盆)形成的地球動力學過程是如何控制成礦(油氣)作用和資源、能源的形成過程?主要礦產(chǎn)鉻、銅、貴金屬、鹽湖等形成與分布規(guī)律,成礦過程如何與巖漿、沉積、變質、構造作用過程相耦合?獨立的礦帶、礦田中幔源和殼源成礦物質的雙重性的制約因素是什么?成礦元素的共扼性和對偶性控制因素等。應進一步加強青藏高原特別是西藏高原的含油氣盆地資源評價與預測研究,青藏高原鹽湖資源及熱水礦床成礦機制研究,地熱資源的前景及合理開發(fā)利用研究,各類島弧帶(陸緣弧、增生弧、洋內弧)的成礦作用及資源潛力研究,各個結合帶的貴金屬、寶石資源的遠景預測研究。

(6)造山系地球動力學和青藏高原隆升機制綜合研究

與全球絕大部分高原由克拉通地殼組成相比,青藏高原是由大洋俯沖制約的多島弧盆系轉化為造山系的地殼組成,其周邊被克拉通圍限,表現(xiàn)出超大時空尺度條件下的洋-陸轉換和盆-山轉換造山作用等復雜的地質、地球物理行為特征。要深化多島弧盆系時空結構、組成及演化規(guī)律研究,包括各俯沖增生雜巖帶(蛇綠混雜巖帶)巖石組合、時空結構的精細厘定,復原大洋及弧后洋盆的結構、組成及演化,弧-弧、弧-陸、陸-陸碰撞等三大類碰撞結合帶的含義和基本特征及時空組合關系;對洋-陸轉換過程形成的島弧的構造背景、基底組成和動力學狀態(tài)進一步劃分類型,如以陸殼為基底的陸緣弧、以增生楔為基底的增生弧及洋殼為基底的洋內弧。

造山模式研究是當今地球科學研究的前沿課題,始終是地球科學的一個中心研究問題。在全球范圍內大體發(fā)現(xiàn)幾種類型的造山帶,如阿爾卑斯-喜馬拉雅陸緣造山型、科迪勒拉的大洋對大陸的俯沖增生型以及一系列島弧造山。青藏高原內有多條巨大造山帶,不同造山帶形成于不同的造山時期,有些還是復合造山帶,它們是由多弧-盆演化過程形成和改造的各種組分構成,造山模式各有自身的特點。因此,建立不同造山帶的造山模式,對地球動力學理論的創(chuàng)建十分重要。要研究哪些作用控制著造山的物質和組成,造山過程地殼變形中出現(xiàn)怎樣的物理過程(脆性和韌性變形作用過程),造山帶年代學及造山過程物理模擬。

研究變質體變質、變形特征及折返剝露過程;研究隆升過程的古環(huán)境變遷及古生物演化;研究高原隆升對古造山帶的改造。進一步加強各時期形成的俯沖增生雜巖帶(蛇綠混雜巖帶)在伴隨青藏高原隆升過程中,均轉化為新構造活動帶與重大工程地質關鍵帶耦合關系的研究。

青藏高原隆升機制問題的幾個悖論:主體處于地殼均衡補償與“三明治”結構的有效彈性厚度及下地殼流變性質;變形模式中的周邊楔入,主體雙向深俯沖與東部陸塊阻抗問題;高原隆升過程中擠壓抬升與重力坍塌的平衡;整體隆升與差異擴展隆升,地殼縮短和增厚是分布式還是集中式;主體高原地殼的物質組成和狀態(tài),是脆性還是塑性?等等。

運用現(xiàn)代地質學、現(xiàn)代流體物理學、非線性動力學和流變學等有關理論方法,從高原地殼運動的監(jiān)測(包括水準、GPS、重力)、地震活動反演、活動構造調查及應用多重擴散域測年(MDD)測定高原各部分隆起的年代學歷程等多方面的定量研究。從青藏高原關鍵性地質事實和地球物理、地球化學資料中,歸納出整體演化框架,建立可操作的物理模型,開展構造物理與流變學實驗研究,非線性動力學理論研究,高溫高壓下的物質狀態(tài)、相變及反應動力學研究,并進行青藏高原隆升的計算機動態(tài)模擬。

4.2 進一步改善地學思維方式

地學工作研究的對象是地球,是我們認識的客體。地球觀就是人們對地球這一客體形成演化規(guī)律的總看法,包括對地球起源與發(fā)展歷程,地球的形狀與物質組成,地球的構造與巖石圈構造特征,地殼運動起源與發(fā)展規(guī)律等一系列問題的根本觀點。

地球科學是以地球整體的形成和演變規(guī)律為客體和研究對象的,在認識時空無限的物質世界中,我們應從微觀-宏觀-宇觀不同層次來考察地球。對宇宙太空而言,地球是無限空間中的有限實體。就人們的視野而言,地球是人們常見事物中的龐然大物,并已經(jīng)經(jīng)歷了至少46億年的漫長演變歷程。人們的足跡難以踏遍地球每個角落,只憑人們的視域是不可窮盡的,地球內部的奧秘更是看不見摸不著的。由此引申出地球科學具有一系列特殊性,例如地球空間展布的廣闊性與地學觀察的局限性,地球演變時間的漫長性與地球觀察研究的短暫性,地球演變歷程的復雜性與地質現(xiàn)象的零散性。地球科學的特殊性確定了我們從事地學研究的獨特研究方法,宏觀地質考察(包括地球物理的手段)是地學研究的基礎,室內實驗分析、計算機模擬等是地學研究的輔助手段。

地質科學一般研究方法,包括研究思路和思維方法,如比較地質學方法、時空結構分析、二重組合關系分析(造山帶與盆地、高原與周邊低地、消減與增生、擴張與匯聚、隆升與沉降、深部與表層等),以及概念模型、數(shù)學模擬和常規(guī)地學方法等。各項方法技術的運用,又受到更高層次的哲學思維即世界觀方法論的指導。長期的地學實踐已經(jīng)認識到唯物辯證法是指導地球科學最基本的哲學思想。近幾十年來,系統(tǒng)論、信息論、控制論和耗散結構理論、協(xié)同學、混沌學等的形成與發(fā)展,以及電子計算機的廣泛應用,又為科學方法增添了新的時代內容,這些都為改善和發(fā)展地學思維創(chuàng)造了有利條件??梢哉f,由于科技進步和地學思維的革新,地質科學家已經(jīng)能夠從多角度、多層次、多形式去考察;從天地對比、全球對比、海陸對比、深淺對比、古今對比、內外對比、宏微對比去研究整個地球,從而使得全面、系統(tǒng)、主體的研究和認識地球運動規(guī)律成為現(xiàn)實。堅持實踐第一和地學思維的創(chuàng)新,是關鍵所在。

在思想方法上,要善于抓實質、抓核心、抓聯(lián)系、抓關鍵、抓發(fā)展,這是因為人類賴以生存和發(fā)展的地球,是由內圈(核、幔、殼)固體地球和外圈(水、氣)流體物質組成,還有生物圈疊加其上,構成一個完整的統(tǒng)一的物質體系,是在無機界和有機界五態(tài)物質并存(即固、氣、液、電離態(tài)、生物態(tài))的半封閉-開放系統(tǒng)。地球內圈與外圈,地球與天體持續(xù)地進行著物質、能量和信息的交換。

整個地球系統(tǒng)都是處在相互作用、相互制約之中,地球系統(tǒng)的運動,從一種狀態(tài)或過程到另一種系統(tǒng)過程或過程的過渡、轉換和演變,必然會留下地球內外地質作用的某些痕跡,同時總體隨著數(shù)量不等的物質、能量和信息的流動。

當代地球科學正面臨著理論領域的大變動,信息作為地學地質系統(tǒng)普遍聯(lián)系的一種特殊形式,是充斥于整個地球(如指相化石提供的構造-巖相古地理信息,巖石變形形跡提供的地殼構造運動信息等)。信息為人們提供了研究地球演變史的基礎。

舊觀念的崩潰,改變了我們對自然現(xiàn)象的認識。現(xiàn)在我們強調的是人與自然和睦共處,改變以往抗拒自然、改造自然的狀態(tài)??茖W對自然界探測所擁有的工具,可以探測小至一百萬億分之一厘米(納米級)的現(xiàn)象,遠至宇宙邊緣一千萬萬億千米以外,可以研究生存一百萬萬億分之一秒的短暫現(xiàn)象。對進化的認識上,曾經(jīng)放之四海而皆準的達爾文主義,實際上只適于某些特定場合。許多生命科學家和人類學家正在研究“巨變理論”??茖W家們指出,時間不是絕對的,而是相對的。根據(jù)不同的位置,測量到不同的結果?!昂诙础钡拇嬖冢墒箷r間靜止。在粒子和微波的世界中,有科學家指出了時間會倒流。對待時間的理論,對時間直線也許會做根本的修正。物質是不斷重新分布。原相距遙遠的可融為一體,彼此相聚者,裂離后不再重聚。我們應接受具有更多動態(tài)和相對性的空間觀。在物質觀的問題上我們更要注重研究事物的結構、關系和整體功能。

青藏高原在全球是獨特的,但不是孤立存在的。它的形成有其深刻的全球構造背景和待査明的復雜的天文因素。青藏高原不僅是構成和認識環(huán)球特提斯的重要環(huán)節(jié),也是闡明全球構造、大陸動力學、全球變化的關鍵地區(qū)。隨著研究領域不斷拓寬以及新技術、新方法的引進和創(chuàng)新,促進了全球性、統(tǒng)一性的整體觀的建立,加強了綜合研究地球動力學系統(tǒng)的整體行為。強調地質、地球物理和地球化學和相關多學科的綜合,進一步擴大研究領域和范圍,既研究高原內部,也研究其周邊;既探索高原的過去,也要預測其未來,實現(xiàn)研究時間尺度的雙向延伸;既要研究地球各個圈層,也要研究天文因素的制約,實行空間尺度上的多層次研究。依托地域優(yōu)勢,針對高原本身演化的特點,加強資料綜合研究的深度和力度,由一般性資料綜合分析轉向定量的計算機模擬。

總之,從更大的時空尺度、更精細的定量數(shù)據(jù)來探索認識青藏高原作為全球構造中的一個異?;钴S單元的奧秘,必將能闡明青藏高原形成演化和隆升過程的全球構造背景及動力學機制、洋-陸和盆-山轉化的過程及動力學、造山帶的結構構造和演變過程。在此過程中,中國地質學家要為地球科學的理論發(fā)展作出應有貢獻。

5 結語

完成一次青藏高原地質調查和研究課題,需要成千上萬千米的艱苦跋涉,要翻越眾多海拔4000米以上的大雪山,忍受長時間心腦缺氧的折磨,忍耐泥濘不平山路的瘋狂顛簸,經(jīng)受風霜、烈日的考驗,克服在萬丈絕壁上盤旋行車的恐懼,習慣在臟、陋、簡的篷館旅宿。無論多苦、多累、多險,萬水千山征程需要情系高原地質事業(yè)、堅定信念,以探索大自然奧秘為樂。

在空曠無垠的荒原上,在烈日炎炎的戈壁沙漠中,在前途險惡的雪山中,雖然經(jīng)常遭遇饑寒交迫的困境,但卻以“勝似閑庭信步”之心境,將高低貴賤、功名利祿統(tǒng)統(tǒng)置之度外,塵念消逝,天地人合為一體。青藏高原最能激活人們的愛心和無私奉獻的精神,是我們認識高原的原動力。

風霜雨雪、冰雹雷電,氣候瞬息萬變。青藏高原最能顯示地質調查科研人員適應環(huán)境變化的本能。天空透亮,斑斕絢麗的色彩,雄偉多姿的雪山、森林、草原,大自然各種景物在蒼天中交相輝映,令人神清氣爽,心曠神怡。青藏高原最能誘發(fā)人們的觀察力、想象力、創(chuàng)造力,凸顯地質學家適應環(huán)境變化的本能,提高理解高原形成演化及資源環(huán)境效應的水平。

地質科學研究主要做三件事:①觀察、認識地殼中發(fā)生的許多地質事件的記錄和遺跡;②考察、理解這些地質事件之間的相互聯(lián)系,時空結構和序列;③思考、演繹地質事件的動力學機制,證偽理論,完善和發(fā)展理論與任何自然作用過程一樣,任何地質事實、地質事件、地質作用的形成過程都包含復雜的因素。

客觀地說,地質科學的事實乃至理論、概念、原理都是一定歷史階段認知的產(chǎn)物。在大多數(shù)地質調查和研究過程,引入新的理論,與巖石對話,形成新的思路、觀點和概念,必然意味著對原有理論、概念和觀點的修正或否定。這就使得創(chuàng)新者必須面對來自原理論概念觀點提出者、繼承者和捍衛(wèi)者的重重質疑,要使別人信服自己的發(fā)現(xiàn)、認識和觀點,實際上要比艱辛研究提出新發(fā)現(xiàn)還要難!科學爭論、爭鳴是不可避免的??上М斀竦厍蚩茖W界里爭論、爭鳴得太少。真正站在科學的前沿,評古論今,談天說地不斷創(chuàng)新的學者群體并不多見。而與大自然對話的地球科學中,那些被認可的“原理”、“定律”和“概念”給人的啟迪、啟發(fā)和留下的思考是應該被繼承、完善、發(fā)展,畢竟我們今天的地球科學觀包含了成千上萬的科學家的發(fā)現(xiàn),是科學界共同推動發(fā)展的結晶。

地質科學是一項偉大的事業(yè),地質調查研究活動致力于反復觀察和實驗獲得的地質記錄,用一種綜合模式表達,以求加深理解,成為破譯奧秘的通用密碼。同時,它又是一種冒險的事業(yè),不確定的因素時時存在。這是一個富于獻身精神、不屈不撓的探索歷程。

成功的秘訣在于誠實、毅力和勤奮,但不成功的時候更多。一個人的體力、精力、能力實在有限,花去了大半輩子的歲月,跑了那么多路,爬了那么多山,付出了那么多的心血,歷盡喜怒哀樂,嘗遍酸甜苦辣,才獲得今天這么一點點成果,一點點自己的認識。青藏高原地質、中國地質、特提斯地質、全球地質問題還是那樣浩瀚,猶如迷茫煙霧,真心感嘆“學海無涯”!

地球科學是探究地球歷史的領域,研究地球物質組成、結構及分布規(guī)律,研究地殼巖石的分布和形成的規(guī)律,研究動力學機理的學科。闡明現(xiàn)在正在進行的地質作用,推斷過去曾經(jīng)發(fā)生過的地質作用,推斷這些作用過程導致的效應,以及地殼巖石構造記錄中表現(xiàn)出來的巖石圈演化的時空格局、物質運動狀態(tài)、動力學機制。板塊構造學煥然一新的理論觀念、論證方法、思考方式,讓我們研究大陸地質的人,也要研究大洋地質,研究巖石圈深部地質,進而逐步探索大陸巖石圈是如何解體,大洋巖石圈是如何擴張,如何消亡,又如何匯聚增生碰撞轉化為全新的超級大陸。

由于地質學家,尤其是大地構造學家考慮的各種不同時空尺度、不同層次、不同規(guī)模的地質事實。大至上萬千米的地質事實,小至巖石物質內部晶體變形的地質作用現(xiàn)象,研究對象的時間范圍從萬年、億年已擴大到四十六億年,考察、觀察工作極為復雜,難度很大。盡管如此,但是大自然中的地貌、地質景觀展現(xiàn)在地球演化史最近期誕生的人類面前,都是一幅非常雄偉、壯觀的應變圖像,深邃莫測,變化無窮,充滿著十分誘人的魅力。經(jīng)過堅持不懈地認識一實踐一再認識過程,揭示自然界地貌、地質、資源、環(huán)境的結構,物質運動狀態(tài),賦存狀態(tài),形成機制,建立符合客觀規(guī)律的模式,無時無刻不激動人心,哪怕是一生的奉獻,一代一代的探索。

到處留意,隨時觀察,知識會隨時間的逝去而積累。一些新發(fā)現(xiàn)是艱苦跋涉獲取的,一些新認識是苦苦思索求得的。當然,知識的日增,也會出現(xiàn)費心思、絞腦汁的苦悶,甚至煎熬與日俱增。要在事業(yè)上取得成功,必須有自信心,信心是立身行事的精神支柱,信心是志氣和能力的結晶。

我們不忘初心、牢記使命,因神秘、神奇、神圣的青藏高原地質事業(yè)的需求而聚集在一起,順應天時而有所感悟,回歸地利而有意感念,融洽人和而有幸感知。本文為慶賀成都地質調查中心(成都地質礦產(chǎn)研究所)成立六十周年應邀而作。僅僅是我們認識高原、理解高原和情系高原的表達,以期望為推進青藏高原的地質研究盡力。由于水平能力有限,文中不當、錯誤及遺漏之處,我們將在今后研究工作中不斷修正、完善,敬請同行專家不吝批評與賜教。

向長期戰(zhàn)斗在青藏高原從事地質調查與研究的地質工作者們致以崇高的敬意!

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震源深度對二維盆地放大的影響研究*
盆地是怎樣形成的
耳釘
青藏高原筑“天路”