地质通报  2019, Vol. 38 Issue (4): 522-535  
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周亚楠, 邵瑞琦, 姜南, 高扬, 于亮, 吴汉宁. 拉萨地块保吉地区晚侏罗世—早白垩世地层磁组构特征[J]. 地质通报, 2019, 38(4): 522-535.
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Zhou Y N, Shao R Q, Jiang N, Gao Y, Yu L, Wu H N. Magnetic fabric study of the Late Jurassic-Early Cretaceous strata in Baoji area of Lhasa block[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(4): 522-535.
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基金项目

国家自然科学基金项目《青藏高原拉萨块体中—晚侏罗世沉积岩与火山岩的古地磁对比研究》(批准号:41702233)、《青藏高原晚古生代—早古生代冈瓦纳大陆北界的古地磁研究》(批准号:41674070)、《青藏高原羌北地块志留纪至泥盆纪古地理位置的古地磁制》(批准号:41774073)及陕西省自然科学基础研究计划青年项目《拉萨地块古近纪林子宗群火山岩古地磁学研究》(编号:2017JQ4027)

作者简介

周亚楠(1985-), 女, 博士后, 从事古地磁学研究。E-mail:964800752@qq.com

通讯作者

吴汉宁(1956-), 男, 研究员, 从事古地磁学与区域大地构造研究。E-mail:wuhn2506@nwu.edu.cn

文章历史

收稿日期: 2018-03-20
修订日期: 2018-06-19
拉萨地块保吉地区晚侏罗世—早白垩世地层磁组构特征
周亚楠1 , 邵瑞琦1 , 姜南1 , 高扬1 , 于亮2 , 吴汉宁1     
1. 西北大学地质学系/大陆动力国家重点实验室, 陕西 西安 710069;
2. 中国科学院青藏高原研究所, 北京 100101
摘要: 拉萨和羌塘地块拼合形成了青藏高原的核心,但迄今对两者的具体拼合时间仍存在激烈的争论。为进一步寻找约束两者碰撞时限的地质证据,对拉萨地块晚侏罗世-早白垩世地层的磁组构特征进行研究。结果显示:晚侏罗世地层磁组构特征显示其遭遇过较强的构造应力,吐卡日组地层磁化率主轴k1方位与地层面斜交,但经地层校正后,k1方位与区域褶皱方向一致,表明应力方位为北北东-南南西向;萨波直不勒组地层k1方位在地层校正前平行于层面,指示了垂直于主压应力的方向,推断晚侏罗世地层磁组构记录了同一期应力,应力方向均为北北东-南南西向。早白垩世多尼组地层磁组构显示其后期遭受的构造应力场强度弱,且与晚侏罗世应力并非同一期。因此,通过对比晚侏罗世与早白垩世地层的磁组构特征,认为保吉地区晚侏罗世地层磁组构记录了北北东-南南西向较强的构造应力,推断该期应力来源于拉萨-羌塘地块的碰撞拼合事件,而多尼组地层并未受该期应力场的影响,仅记录了区域褶皱隆起时的应力场。
关键词: 保吉地区    晚侏罗世—早白垩世    吐卡日组    磁组构    
Magnetic fabric study of the Late Jurassic-Early Cretaceous strata in Baoji area of Lhasa block
ZHOU Ya'nan1, SHAO Ruiqi1, JIANG Nan1, GAO Yang1, YU Liang2, WU Hanning1     
1. Department of Geology/State Key Laboratory of Continental Dynamics, Northwest University, Xi'an 710069, Shaanxi, China;
2. Institute of Tibetan Plateau Research Chinese Academy Sciences, Beijing 100101, China
Abstract: The Lhasa and Qiangtang blocks are at the heart of the Tibetan Plateau. However, the time for the specific combination of the two blocks is still in heated controversy. To further find geological evidence that can constrain the time limit between the two blocks, the authors studied the characteristics of the magnetic fabric of the Late Jurassic-Early Cretaceous strata in Lhasa block. According to the results obtained, the magnetic structure of Late Jurassic strata encountered strong tectonic stress, and the principal axis k1 of the magnetic susceptibility of the Tukari Formation was oblique to the ground plane. After the stratigraphic correction, the k1 azimuth and regional fold direction consensus indicate that the stress azimuth was NNE-SSW; the k1 orientation of the Sabozhibule Formation was parallel to the plane (NNE-SSW) before the stratigraphic correction, indicating the direction perpendicular to the principal compressive stress and inferring the late tilting. The Late Jurassic formation magnetic structure recorded the same period of stress, and the stress direction was NNE-SSW. The Early Cretaceous Duoni Formation magnetic structure shows that the subsequent tectonic stress field intensity was weak, and was not in the same period as the Late Jurassic stress. Therefore, by comparing the magnetic fabric characteristics of the Late Jurassic and Early Cretaceous strata, the authors concluded that the magnetic fabric of the Late Jurassic in Baoji area recorded a strong tectonic stress in NNE-SSW, and that the stress in this period originated from the LhasaQiangtang block collision event, while the Duoni Formation was not affected by the stress field, only the stress field of the regional fold uplift was recorded.
Key words: Baoji area    Late Jurassic-Early Cretaceous    Tukari Formation    magnetic fabric    

青藏高原位于特提斯构造域东支,是全球特提斯地质现象保存最完整的区域,其演化时间横跨古生代—新生代。Pangaea超大陆的形成、裂解,以及特提斯洋的开合等全球构造事件均发生在这一区域[1-4]。前人研究得出,青藏高原由拉萨、羌塘、喜马拉雅等多个地体逐次与亚洲大陆发生碰撞拼合形成[5-7]。传统观点认为,印度-亚洲板块的碰撞拼贴事件导致青藏高原隆升,形成现今的构造格局[8-10],但越来越多的证据表明,青藏高原的隆升是内部多个地体经历多次碰撞拼合的结果[11-15],其中拉萨-羌塘块体作为青藏高原最核心的块体,其拼合过程在青藏高原的地质演化历史中扮演着非常重要的角色,因而研究印度-亚洲板块碰撞前的拉萨-羌塘块体的碰撞拼合事件对理解青藏高原的大地演化历史同样具有重要的意义[16, 3]。前人在拉萨块体和羌塘块体开展了大量的地质调查及研究工作[11, 17-18],但对拉萨-羌塘块体的碰撞时限仍存在激烈的争议。

多数学者认为,拉萨-羌塘的拼合时间为晚侏罗世—早白垩世[19-21, 6],如尼玛地区在125~118Ma由海相环境转变为陆相[21];羌南地区的U-Pb定年、沉积构造等研究表明,晚侏罗世—早白垩世发生了显著的地壳缩短[22];羌南地区缺少140~130Ma的碎屑锆石定年结果表明,该段时间内可能发生了碰撞事件导致沉积间断[23-24]。其他学者认为拉萨-羌塘于晚白垩世拼合[25-28]。如Zhang等[28]发现,羌南地块广泛存在侏罗纪—白垩纪中期的岩浆弧,认为中特提斯洋壳的北向俯冲和洋盆的关闭在早白垩世之后。此外,也有学者认为拉萨-羌塘的碰撞时间应为中侏罗世,如羌南地块166±1Ma的强烈褶皱逆冲构造事件是拉萨-羌塘地块的碰撞所致。还需要指出的是,拉萨-羌塘地块的碰撞可能具有穿时性[29-31],如Yin等[6]提出,拉萨-羌塘碰撞于晚侏罗世发生于安多地区(91°E),白垩纪中期发生于浉河泉附近(东经80°)。Yang等[31]认为,拉萨地块的西部首先于中侏罗世晚期拼贴至亚洲大陆南缘,随着拉萨地块的北向移动,其东部地区于晚侏罗世—早白垩世与亚洲大陆南缘发生碰撞。李超等[32]认为,拉萨地块和羌塘地块于早—中侏罗世开始在东部先发生碰撞,并一直持续至晚白垩世在西部闭合。由此可见,针对诸多观点,地学研究者还需要在青藏高原不断寻找新的证据来解决这一争议。自2016年,地质学者在拉萨地块保吉地区开展多次区域地质调查与矿产勘探,厘清并重新划分了该区的中生代地层,并确立了晚石炭世永珠组(C2y)、早二叠世拉嘎组(P1l)、晚二叠世—早三叠世木纠错组(P3-T1m)、晚侏罗世萨波直不勒组(J3s)、吐卡日组(J3t)及白垩世多尼组(K1d)、朗山组(K2l) [33-40]。特别是晚侏罗世—早白垩世地层的确立为进一步寻找解决上述科学问题的关键提供了有力的地层基础。

块体碰撞时产生的构造应力可以反映在岩层的微观构造、内部磁组构等信息中,因此可以通过研究地层的这些特征恢复地层沉积后所遭受的构造应力场信息。大量研究发现,岩石磁化率椭球体3个主轴(k1, k2, k3)方向与应变椭球体3个轴之间具有良好的对应性,因而磁组构是一种快速、有效地研究构造变形的方法[41-47]。磁组构能够记录变形初始阶段的古应力状况,且如果后期没有更大的应力影响,初始变形时的主应力方向不会被后期应力改造,会较准确地给出古应力形成及后期的应力变化状况[48-50, 43]。因此,本文通过研究拉萨地块北缘保吉地区晚侏罗世—早白垩世地层的磁组构特征,分析拉萨地块北缘在此期间所受的应力状态,为进一步厘清拉萨-羌塘地块的碰撞时间提供佐证。

1 区域地质概况与样品采集

保吉地区位于西藏纳木错西岸,隶属班戈县,在构造划分上位于拉萨地块措勤盆地东缘。2003年,中国地质科学院地质力学研究所在此开展了1:25万当雄县地质调查,将研究区划分为班戈-八宿分区和隆格尔-南木林分区。保吉地区位于隆格尔-南木林分区。在班戈-八宿分区中,上侏罗统以拉贡塘组为代表,而在隆格尔-南木林分区,区调专家没有发现侏罗系。近年来,随着对该区的深入调查与研究,孙倩等[35]、孟亚洲等[36]在位于保吉乡以南约9km削布波以南、久朗仓以北地区的各昌茶玉山附近,以古生物化石为依据建立起晚侏罗世岩石地层单位吐卡日组(J3t)和萨波直不勒组(J3s),在先前的地质普查中该地层原被划分至中二叠统下拉组(P2x)。

采样区位于那曲地区班戈县保吉乡纳木错西久朗仓地区(北纬30°52′27.05″、东经90°07′54.7″),靠近班公湖-怒江缝合带(图 1)。受各种因素的限制,研究区内详细的地质普查、矿产调查等工作直到近10年才得以迅速开展[33-36, 40]。区内发育泥盆纪—早白垩世连续海相碳酸盐岩地层,生物化石非常丰富。本次采样共采得3个连续地层的样品:下部为萨波直不勒组(J3s),该组之下为细碎屑岩,向上沉积物粒度逐渐变粗,演变为粗砂岩及含砾砂岩,之后在顶部又出现厚层灰岩,推测其沉积环境由较深水逐渐演变为滨浅海环境,之后水体又开始加深,为典型的鲍马序列;中部吐卡日组(J3t),与下伏萨波直不勒组及上覆多尼组都呈整合接触,主要发育生物碎屑灰岩,以及中厚层灰岩,生物化石极其丰富;上部多尼组(K1d),岩性以红色细砂岩为主,顶部发育黄绿色粗砂岩。3个剖面位均于保吉乡以南约9km各昌茶玉山附近。本次共采得样品600块,其中萨波直不勒组137块(14个采点),吐卡日组245块(28个采点),多尼组155块(18个采点)。样品均采用便携式Mode1D26-C钻机人工钻取,太阳罗盘独立定向(图版Ⅰ)。

图 1 保吉地区地质简图 Fig.1 Simplified geological map of the Baoji area (据参考文献修改)
(注:图中★所示采样区“(P2x)J3t”之前划分在中二叠统下拉组, 2016年孟亚洲等[36]报道为上侏罗统吐卡日组)
图版Ⅰ   PlateⅠ   a.多尼组;b.吐卡日组;c.萨波直不勒组
2 岩石磁学

磁化率各向异性是由磁性矿物的定向排列引起的,为鉴别磁性矿物的种类,分别选取3个组的部分样品进行等温剩磁及其反向场退磁曲线、三轴等温系统热退磁曲线的测量。

岩石磁学结果如图 2所示,其中图 2-ad为萨波直不勒组结果。等温剩磁曲线(图 2-a)显示,在较小外加场时(300~500mT)已基本达到饱和,说明其中主要含低矫顽力磁性矿物;三轴等温系统热退磁结果(图 2-d)显示,样品中磁性矿物组分以软磁组分为主,软磁组分在580℃解阻。结合两者结果可知,萨波直不勒组样品中主要磁性矿物为磁铁矿。图 2-be为吐卡日组结果,其结果与萨波直不勒组类似,等温剩磁曲线也在较小外加场时基本饱和,反向退磁场显示了低的剩磁矫顽力,三轴等温系统热退磁结果显示,样品中以软磁组分为主。但其解阻温度较低,在接近520℃时已经解阻,说明该地层中磁性矿物以磁铁矿或贫钛的钛磁铁矿为主。图 2-cf为多尼组结果,等温剩磁曲线显示当外加场至2.6T时,仍未饱和,说明样品中主要含高矫顽力磁性矿物,三轴等温系统热退磁显示,样品中以硬磁成分为主,硬磁组分解阻温度为680℃,说明多尼组样品磁性矿物中主要为赤铁矿。

图 2 萨波直不勒组(a, d)、吐卡日组(b, e)、多尼组(c, f)样品岩石磁学结果 Fig.2 Magnetic properties of samples from the Sabozhibule Formation(a, d), Tukari Formation (b, e) and Duoni Formation (c, f)
3 AMS测试与结果及显微构造 3.1 平均磁化率

样品平均磁化率结果如图 3所示,平均磁化率能够反映样品中磁性矿物磁化率的综合特征,与磁性矿物的类型及其分布相关。萨波直不勒组样品的磁化率值非常集中,平均磁化率为74.46μSI(图 3-a);吐卡日组样品中磁化率值为-6.0~220.7μSI,平均值为97.36μSI,磁化率直方图呈单峰值,峰值形成于50~100μSI,仅有2个样品的磁化率值为负,1个样品的磁化率值大于200μSI,这与吐卡日组同时含有低矫顽力的磁铁矿及高矫顽力的针铁矿相吻合(图 3-b);多尼组样品磁化率值相对集中,其值分布于62.2~352.0μSI之间,具有明显的单峰特征,峰值形成于100~150μSI,这与多尼组主要含磁性矿物为赤铁矿相对应(图 3-c)。

图 3 样品平均磁化率直方图 Fig.3 Average magnetic susceptibility histogram
3.2 磁组构参数

磁化率椭球体的形状能够直观地反映岩石的应变强度,磁化率椭球体的形状主要分为饼状(Oblate) (k1k2k3)和针状(Prolate)(k1k2k3),磁化率从饼状到针状的过渡代表岩石受应变强度逐渐增大。

Flinn图解[53]P-T图解[41, 54]是直观表达磁组构参数最常用的图解,图 4显示吐卡日组样品的各向异性度(P)平均值最高(1.035),而多尼组各向异性度平均值低(1.01),指示吐卡日组受到较强的后期构造应力,结合AMS等面积赤平投影图可知,萨波直不勒组和吐卡日组经历了递进变形过程:从饼状(沉积成因)到针状,最后回到饼状(构造成因)[51-52](图 4-ab)。但是对于易变形的矿物,由于磁化率椭球体从饼状变至针状非常迅速几乎没有过渡,导致Flinn图中的点过于集中于圆点,P-T图中的点过于集中于T轴(图 4-c),无法指示样品的AMS特征[41, 53-54]

图 4 样品各向异性度-形状因子(P-T)图 Fig.4 Anisotropy-shape factor graphs(P-T) ①—未变形沉积物(岩);②—古水流扰动或弱变形沉积物(岩);③—中等变形沉积物(岩);④—强烈变形沉积物(岩)

相反,此时k3能够更好地指示晶体优选定向程度,Woodcook等[55]提出Woodcook图解,利用k3计算得出的3个特征值,以S1, S2, S3(S1+S2+S3=1)表示(计算过程见Woodcook等[55])矿物的变形程度,Woodcook图解中,横坐标和纵坐标分别以ln(S2/S3)和ln(S1/S2)表示,其中k= ln(S1/S2)/ ln(S2/S3)反映磁化率椭球体的形状,c=ln(S1/S3)表示矿物矿物颗粒或晶格的优选程度。萨波直不勒组Woodcook图解显示,有8个采点位于中等-强变形区域,6个采点位于弱变形区域(图 5-a),指示了较强的应变状态;吐卡日组Woodcook图解显示,绝大多数采点位于强变形区域,仅有7个采点位于中等变形区域,指示了很强的构造变形(图 6-a)。多尼组样品Flinn图解能够很好地指示AMS参数,大部分采点均位于E < 1的区域,说明磁面理发育,地层沉积后并未遭受强的构造应力扰动(图 7-a)。

图 5 萨波直不勒组磁组构特征 Fig.5 Characteristics of magnetic fabrics of Sabozhibule Formation a—Woodcock图解;b—地层校正前AMS赤平投影;c—地层校正后AMS赤平投影图
图 6 吐卡日组磁组构特征 Fig.6 Characteristics of magnetic fabrics of Tukari Formation a—Woodcock图解;b—地层校正前AMS赤平投影;c—地层校正后AMS赤平投影图
图 7 多尼组磁组构特征 Fig.7 Characteristics of magnetic fabrics of Duoni Formation a—Flinn图解;b—地层校正前AMS赤平投影;c—地层校正后AMS赤平投影图
3.3 萨波直不勒组样品测试结果

萨波直不勒组14个采点137块样品AMS测试结果如图 5所示,除少数几个采点磁化率椭球体的赤平投影中3个主轴散乱分布外(JS01, JS02, JS03, BJS06)(图 8),其余各采点均为变形磁组构。地层校正前磁线理(k1)优势方位与地层走向一致,磁面理垂直于层面(图 5-b),说明地层的构造变形发生于褶皱形成前的岩层平行缩短阶段,这普遍被认为是褶皱发生前的剪切变形的结果。磁线理的方位代表了与主压应力垂直的方位,k3主要集中于NNE—SSE方向,与k1相互垂直,说明地层受到了NNE—SSE方向的挤压应力。将所有样品进行地层校正后,发现其k1主要集中于SSE方位(图 3-c),指示了应力方向。

图 8 萨波直不勒组各采点磁组构特征 Fig.8 Characteristics of magnetic fabrics of Sabozhibule Formation sampling sites
3.4 吐卡日组样品测试结果

吐卡日组28个采点的245块样品磁化率各向异性测试结果显示,各个采点的应变状态从针状磁组构-拉伸线理磁组构均有发育(图 9),Woodcook图中多数采点分布于强变形区域,吐卡日组样品在地层校正前k1呈带状分布,其优势方位(NNE—SSW向)与地层产状垂直(图 6-b),但经地层校正后,磁线理优势方位为NNW—SSE向,与区域褶皱方向一致(图 6-c),该类型的磁组构被认为是形成于地层发生褶皱之前的平行层面缩短阶段,k1指示与最大主压应力(NNW—SSE向)垂直的方向,而k1校正前与地层方向垂直,校正后与褶皱方向一致,可能是后期硅酸盐矿物的机械定位所致[42, 48]

图 9 吐卡日各采点磁组构特征 Fig.9 Characteristics of magnetic fabrics of Tukari Formation sampling sites
3.5 多尼组样品测试结果

多尼组18个采点的155块样品AMS测试结果显示,样品的磁组构类型主要为初始变形磁组构,少数采点为沉积磁组构(KD13, KD08, KD18)(图 10)。以原始沉积和初始变形磁组构特征为主,说明岩层在沉积后未受到较强的构造扰动,同时从Flinn投影图(图 7-a)可看出,样品以发育磁面理为主(图 7)。

图 10 多尼组各采点磁组构特征 Fig.10 Characteristics of magnetic fabrics of Duoni Formation sampling sites
3.6 显微构造特征

为进一步研究地层内部受应力的状况,对样品内部的微观构造进行了观察,通过其内部构造裂缝等的展布进一步描述古应力场的特征。

结合前文可知,吐卡日组受到的构造应力最强,因而微观构造发育,从显微镜下可以观测到,吐卡日组灰岩中微观裂缝非常发育,通常情况下,沉积压实作用所致的微裂缝通常在矿物内部出现,不具备良好的连通性。而这些裂缝通常贯穿整个薄片,说明其为构造应力所致,镜下可以观测到2期裂缝的发育(图版Ⅱ)。其中第一期发育程度较大,裂缝宽,第二期裂缝将第一期截断,且裂缝较窄(图版Ⅱ-a)。裂缝中填充物主要为碳酸盐矿物。第一期裂缝中方解石填充的排列方式多为条状、线状,裂缝中碳酸盐矿物的定向排列导致磁化率最大主轴k1的定向带状排列。而第二期裂缝中多为片状充填物(图版Ⅱ-ade),由于古地磁样品均为定向样品,本文选取了一个定向样品制作定向薄片(图版Ⅱ-a ),发现第一期裂缝的延伸方向(320°)与地层的走向(290°)基本一致,第一期的应力使岩层的磁线理发育,第二期应力较小,与吐卡日组和多尼组的k1/ k3排列特征一致,初始沉积组构下,k3分布于赤平投影圆心,在第一期应力作用下磁面理向岩层缩短方位发育,至早—中白垩世褶皱隆起时,进一步的挤压使k3沿应力方向集中。结合上述磁组构特征,显微构造中观测到的第一期裂缝是晚侏罗世南北向大的构造应力所致,第二期应为早白垩世之后褶皱形成时挤压所致的裂缝。

图版Ⅱ   PlateⅡ   a—吐卡日组灰岩2期不同的裂缝发育;b—裂缝宽度;c—应力导致的变形;d—裂缝中硅酸盐定向排列;e—裂缝中矿物的大小及分布;f—2期裂缝相交

萨波直不勒组岩性硬度大,泥质胶结致密,因此与吐卡日组灰岩相比,在受到相同应力的作用下,其变形程度小于吐卡日组,磁组构特征也明显反映该特征。萨波直不勒组样品显微构造结果如图版Ⅲ-d~i所示,样品中同样发育横穿整个薄片的裂缝(图版Ⅲ-deg),说明地层受到构造应力的影响,笔者对萨波直不勒组薄片均做了定向处理,显示裂缝的走向与岩层走向基本一致(350°),这与吐卡日组样品裂缝微观特征吻合,同时证明应力作用的时间是在褶皱形成前平行于层面的缩短阶段,应力方向与地层走向基本一致(NNE—SSW)。此外,从图版Ⅲ-fhi还可以观察到,萨波直不勒组样品中矿物变形严重,同样反映地层遭受过较强构造应力的影响。

图版Ⅲ   PlateⅢ   a、b、c.多尼组显微特征,a、b为单偏光,c为正交偏光,显示多尼组矿物无定向排列,无裂缝,说明没有受到强的外应力;d~i.矿物或整体裂缝的方向显示,表明其与岩层的走向(350°)基本一致,其中箭头指示方向为古地磁样品的标志线方向

多尼组砂岩样品中矿物颗粒与填隙物紧密接触(图版Ⅲ-abc),未见发育的微裂缝,也未见受强烈应力挤压的特征,说明多尼组在沉积后并未受到较强构造应力的影响,这与其磁组构特征吻合。

4 磁组构特征对古应力场的指示

研究区在羌塘、拉萨等地块从冈瓦纳大陆北缘裂离、漂移,最终于欧亚大陆南缘拼合的这一过程中,曾受到多期构造应力的影响,其中最主要的2期构造应力分别来自侏罗纪—白垩纪特斯洋闭合时拉萨地块与羌塘地块的拼合事件及始新世以来的喜马拉雅造山运动,而在这期间、期后,整个青藏高原一直处于活动状态,研究区同样会受到各式各样的应力。通过对拉萨地块北缘晚侏罗世—早白垩世地层磁组构特征的研究,结合样品的显微构造特征,对研究区在其后所受构造应力的状况进行进一步讨论(图 11)。

图 11 保吉地区晚侏罗世—早白垩世地层采样剖面与AMS赤平投影图(地理坐标系)及相应地质图 Fig.11 The Late Jurassic-Early Cretaceous sampling profiles, AMS stereogram (geographic coordinate system) and corresponding gelogical map in Baoji Area (地质图中的代号、线型图例同图 1

首先,吐卡日组样品在地层校正前磁线理方位垂直于地层走向,但经地层校正后,其磁线理方位与区域褶皱轴向一致,这普遍被认为是褶皱发生前受到纯剪应变的结果[41, 52],所有样品在地层校正后其k1方向与褶皱轴(NNW—SSE)方向一致,代表了与最大主压应力垂直的方向,这是由于后期岩石中硅酸盐矿物的机械定向排列所致,这一现象在显微构造中可明显地观察到,意味着在区域褶皱形成前,区域受到来自近南—北方向(NNE— SSW)强烈的的构造挤压。萨波直不勒组样品地层校正前,k1方向平行于地层走向,其代表的磁线理方向指示了与最大主压应力垂直的方向,k3主要集中于SSE方位,指示了主应力的方位,说明也受到了来自近南—北方向(NNE—SSW)挤压应力的影响,推测晚侏罗世地层所受的构造应力来自同一期,晚侏罗世—早白垩世是拉萨-羌塘地块碰撞的主要时期,因此推测该应力场主要来源于拉萨-羌塘地块的碰撞;再结合早白垩世多尼组的磁组构特征分析,多尼组砂岩磁组构以初始变形和沉积组构为主,大部分采点磁线理集中于SSE方向,与褶皱轴向基本一致(123.5°),k3基本垂直于层面,表明受到的挤压应力方向为NNE—SSW向。但磁组构记录的应变明显弱于晚侏罗世应力产生的应变,区域褶皱形成晚于多尼组沉积之后,但其组构特征并未记录晚侏罗世吐卡日组和萨波直不勒组所受同一期近南北向的应力,表明早白垩世地层主要受到褶皱隆起的影响。

前人已在拉萨地块和羌塘地块开展了大量的地质研究,得出拉萨地块晚古生代—早中生代一直徘徊于南半球中低纬度地区[56-57],晚侏罗世已达北半球低纬度地区,但由于缺乏晚侏罗世—早白垩世拉萨地块高质量的古地磁数据,目前对于班公湖-怒江洋盆闭合(拉萨-羌塘拼合)的具体时限仍处在激烈的争论中。因而,本文通过研究保吉地区晚侏罗世—早白垩世地层磁组构特征来约束拉萨地块和羌塘地块的碰撞时限,并得出其可能于晚侏罗世—早白垩世发生碰撞拼合,这对于进一步厘定班公湖-怒江洋盆的闭合时限具有重要的参考意义。此外,该结论不仅能够指导下一步对该区样品的古地磁极位置的研究,而且二者结合能够对约束班公湖-怒江洋盆的闭合时限提供更加充分的证据。

5 结论

(1)保吉地区晚侏罗世吐卡日组与萨波直不勒组在沉积后遭受了较强的构造应力,而早白垩世多尼组以初始变形和沉积磁组构为主,受到的后期构造应力较弱。

(2)晚侏罗世萨波直不勒组和吐卡日组主压应力方向为NNE—SSW向,萨波直不勒组主压应力轴σ1为224.6°∠49°;吐卡日组主压应力轴σ1为191.3°∠24.2°,二者的σ1方向基本一致,推测为同一期应力,且应力应来源于该时代拉萨地块与羌塘地块在南北向的碰撞拼合事件。

(3)晚侏罗世样品中微观构造普遍发育,微裂缝的延伸方向与地层走向基本一致,证明应力产生于褶皱形成前平行层面缩短阶段,方向与地层走向基本一致。

(4)晚白垩世地层磁组构NNE—SSW向的压应力,磁组构类型以初始变形和沉积组构为主,说明早白垩世研究区并未受到强的构造应力,仅记录了区域褶皱隆起时的应力场,推断在中—晚白垩世时拉萨羌塘的初步拼合已经完成。

致谢: 感谢中国科学院地质与地球物理研究所朱日祥、潘永信院士在论文撰写过程中给予的意见,感谢北京大学地球与空间科学学院黄宝春教授在实验过程及数据分析过程中的指导,感谢中国地质科学院纪占胜老师及其团队的孙倩、何继富、石秋圆等同学,以及藏族向导罗布、觉阿师傅在野外采样时的指导与帮助。

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