青藏高原的南北向构造

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青藏高原自中生代以来，在南北向挤压作用下各地体逐次拼合、碰撞、挤压，随之地壳缩短、高原隆升的过程中，形成了东西走向为主的山系、河流、断裂，各地体明显地东西拉长，南北缩短，这种格局在地质图件上表现得十分突出，与其相应的是沿着若干边界断裂发育着基性-超基性岩、蛇绿岩等磁性岩石，形成了狭长的磁异常，这是众所周知的事实。区域负磁异常及相应的青藏高原磁场的东西分区预示着南北向构造的存在，这种在地表不甚明显的特征是否与东西向构造相矛盾，负磁异常形成的原因及其地质意义正是下面讨论的内容。9.3.1 青藏高原的航磁异常

综观青藏高原航磁ΔT图(彩图26)可以看到两种类型的磁异常，其一是非常突出的以近东西向为主的条带状、线状磁异常，通常沿高原的边缘以及各地体边界断裂分布，系磁性较强的基性-超基性岩、蛇绿岩等岩石引起的，这类地质体有的虽出露地表且有较大的延伸深度和长度，但磁异常狭窄、形状尖锐等特征表明主要是由相对浅层因素形成的，与断裂有密切关系(熊盛青，2001)。

另一类型磁异常是近年完成的青藏高原航磁测量的新发现(熊盛青，2000)。其磁场强度不大，但沿东西向明显将高原分割成三个不同强度的区段。首先是在东经88°～92°之间，东西可达300～400km，南北近400～500km范围负磁异常区，和100°～105°之间的北东向的正磁场区段，以及此两区段之间的过渡区段。它们的磁场特征很不同。这种区域性的差异是一定深度范围内磁性不均匀性的反映(熊盛青等，2001)。下面将对近南北向展布的负磁异常区段特征及其地质意义作进一步探讨。

在航磁ΔT图(彩图26)上可看出，该负磁异常位于青藏高原中部，青海西南部，呈长轴为NE向的区段，西界在木孜塔格—康若—达雄一线，东界在青藏公路西侧的康通湖—唐古拉山—麻青一线。在地质位置上，北以昆仑山断裂带为界，南至雅鲁藏布江活动带，包括可可西里、羌塘、拉萨等地块，基本上占据了青藏高原的腹地。负磁异常区以班公错-怒江断裂为界分布南、北两个部分。北部平静的负磁场区，异常强度为－20～50nT。南部是一系列强度较大、正负相间剧烈变化的线状或串珠状东西向磁异常条带，叠加在负磁场背景上。根据航磁资料进行化极向上延拓的换算，负磁异常的特征更加清晰，突出了它与周围地区磁场的差异(图9.3.1)。

图9.3.1 青藏高原航磁化极上延50km平面图(据航遥中心，2003)

9.3.2 负磁异常区地质背景

北部负异常区出露地层有三套:元古宙地层在改则—康若一带，为片麻岩、片岩等，出露范围狭小，磁化率为(1500～11000)×10－5SI，属强磁性;侏罗纪、白垩纪和三叠纪以海相沉积灰岩、砂岩为主，偶夹火山凝灰岩，属弱磁性;古近-新近纪与第四纪为陆相砂岩、粉砂岩及砂、砾、冰水沉积，广布全区，属弱磁性。岩体主要为燕山期花岗岩和第四纪玄武安山岩，前者多处于地体边缘部位，后者出露零星，磁化率变化范围在(10～6000)×10－5SI，属于中强磁性。

南部负异常区出露最老地层为元古宙念青唐古拉群，以片岩、片麻岩和混合岩为主;古生界为地台型碳酸盐岩、碎屑岩建造;三叠系以及上侏罗统和下白垩统为复理石和类复理石建造，夹少量火山岩;始新世—渐新世出现磨拉石建造。沉积地层均为无磁性或弱磁性，磁化率一般不超过30×10－5SI。其中火山岩虽具有一定磁性，但磁性强弱不均。部分变质岩磁性相对较大。侵入岩主要为闪长岩、花岗闪长岩和花岗岩，磁化率在(1000～3000)×10－5SI之间;基性和超基性岩具有强磁性，磁化率在3000×10－5SI以上。

强磁性体所形成局部块状、线状、带状或串珠状的强磁异常只是局部的(强度一般为－100～－200nT，最大可达1200nT以上)，在化极上延50km平面图(彩图27)上几乎衰减殆尽，即高频成分消失后，幅度较小的平静负磁异常特征却更加清晰，这说明负磁异常具有区域性深层的构造意义。

从彩图26、图9.3.1中所识别出的正负磁场区的大致范围，再与重力资料(彩图27)对比分析发现，在彩图26中所见到的南北方向的构造特征不单纯是局限区域磁场特征，在彩图27中东西向的重力异常特征也表现与负磁异常区存在着某种关系。在航磁图中的负异常区范围正是青藏高原Δg异常最低的地段，也是高原腹地地壳厚度最大的部位。并且重力负异常被南北向的构造线分割成若干块。

可以看出，所划出的南北向构造线实际上垂直于西藏南部边界断裂附近的弧状的航磁线状异常和重力梯度带，航磁和重力的弧状异常正是印度板块向青藏高原下面俯冲的前弧，事实上，在印度板块向北推进时，地壳和岩石圈不可能是平整地向前推进的。不同区段上地壳和岩石圈俯冲的速度，有快有慢，俯冲的深度，有深有浅，经受的压力作用有差异，从而造成了地壳与岩石圈在推进过程中的分裂，产生了同一地体在东西不同区段上的变化。由此，在地壳的厚度、成分及构造活动如热液和火山作用等方面都出现了差异。

9.3.3 构造力学分析

众所周知，印度板块与欧亚大陆碰撞是在燕山期—喜马拉雅期，最终在古近-新近纪完成对接(图9.3.2)，在此构造活动中，印度板块各段以不均衡的速度向北推进，其构造活动前峰是在境外帕米尔高原区，并以大约60°夹角向二侧翼展开，其西翼在阿富汗、伊朗;东翼在我国西藏，因而碰撞带的不同部位应力场将有所差别。在前峰帕米尔一带以压应力为主体，而两侧处于复合应力场环境中。它一方面受突出前峰压应力的效应，在侧翼产生横向拉张，另一方面又受由南向北俯冲作用，在碰撞带上产生纵向挤压。前者随侧翼弧度加大而增强，后者随远离碰撞而减弱。

图9.3.2 帕米尔-青藏高原构造略图

青藏地区处于其右侧翼，在上述应力场作用下，藏南雅鲁藏布江一带，直面印度板块俯冲，以纵向挤压应力最明显，而藏北地区因远离碰撞带，纵向挤压逐渐减弱，而横向拉张则突出出来，将产生局部抬升与陷落的断块构造，使地层沿走向的厚度与埋深将发生很大变化，这种变化将直接影响地球物理场的性质。藏北负磁异常区即处于陷落的断块构造部位，它至少有两期活动，一是燕山期侏罗纪，厚度较大的含煤地层，另一是古近-新近纪至更新世，接受了厚度较大的陆相沉积，从而在陷落断块上覆盖了巨厚的无磁性或极弱磁性的沉积层，加大了下部磁性体的埋深，使区域磁场在陷落边界控制下形成了近于矩形的负磁异常区。这在航磁图(彩图26)与重力图(彩图27)上都很清楚。

值得提出的是，藏北地区纵向压应力仍然存在，并还在起作用。由于它向北应力大于向南，往往使岩层出现逆冲，而将深部地质体推到上部或表层。如负磁异常区内康若—切纳强玛一带出现了近东西向展布的元古宙片麻岩与片岩层，在磁场上显示了局部正磁异常，反映了磁性体埋深对磁场的影响。

青藏高原是多个地体由北而南逐步拼合而成的，各地体间东西方向存在相同的地质、地球物理特征，前面讨论的沿东西向划分的正负航磁异常区段，应该是发生在青藏高原各地体拼合之后，大约是在55Ma以后的时间里，随着印度板块向北的俯冲，在岩石圈推进和地壳缩短增厚过程中，在东西方向上千千米范围内产生了差异，这是因岩石圈的推进速度俯冲深度不均匀引发造成了地壳厚度、沉积岩厚度与岩性的差异，从而影响到区域磁场和重力场的异常特征。因此，可以说由负磁异常的讨论使我们更深刻地理解青藏高原地壳、岩石圈的复杂状况，需要分析地体拼合后地质体所发生的新变化，这个变化虽然是中上地壳磁性变化，都是来源于更深层的构造运动。

事实上，在地震探测中发现了负异常区与地壳Sn波缺失地区大致相对应(肖序常，1990);地震层析图上在此区段的深部200km上下发现了低速体(姜枚等，1998;薛光琦，2002)，它们可能与地表火山活动、热液活动有关，也与部分熔融和各向异性变化有关，同时地壳的泊松比较高表明藏北地壳和上地幔存在的高温度低速体。这些深部因素都可能影响到地壳磁性的变化。

地震断层面解析结果表明，地震高压应力轴基本上垂直于弧形构造走向，中浅源地震受着深部共同因素影响(滕吉文，2002)。在震源机制的研究中发现，负磁异常区得到了拉长较强的P分量，向两侧则T分量加强(徐纪人，2000)。

我们再来分析图9.3.3的南北向构造，Harrison等人1995年就证实了亚东-古露这一最大裂谷(图9.3.3)始于11～8Ma前，并且8Ma时急剧扩张，其间扩张作用的加剧可能与气候变化和鳊洋形变在时间上吻合。Mercier等(1987)观察到喜马拉雅地堑的东西向扩张始于11～5Ma前。Yin等1994年在始于15～18Ma前的雅鲁藏布江缝合线附近发现了一组作为东西向扩张标志的南-北走向、分布稀疏的岩墙群。由于与边缘平行的拉张作用一直延伸到形变的前沿，最近的GPS测量也证实了这一点(Larjon等，1997)，因此认为藏南与喜马拉雅地区发育的正断层具有相同的成因。根据Yin等(1994)所报道的表明东西向扩张的岩石墙群，这样在15～18Ma前已经在进行的扩张作用甚至可能早于18Ma前，正像多数俯冲带一样，原始的形变前沿在碰撞开始时就已弯曲。藏南北部的多数地堑似乎都被嘉黎元古断裂带截断了(Armijo，1986，1989)。如果将喜马拉雅和藏南的正断层定位于因印度岩石圈俯冲而发生基底剪切作用地区的上部，可以认为，喀喇昆仑-嘉黎断裂带标志着藏南地区强烈的基底剪切作用的北部终结线。

印度板块岩石圈进行大规模的俯冲地壳不会保持完整。更大的可能是印度板块地壳与地幔脱离开并融于西藏的加厚地壳中(Nalson等，1996)。部分印度板块的地幔在藏南之下沿一缓倾斜面继续滑动。在整个藏南地区下伏着高速的地幔，可能是印度地幔。而藏北地幔的地震波速度很慢(Qmens等，1997)。最大深度为90km的小地震仅在藏南有所发生，这表明一种相对较冷并能够维持剪切应力存在的上地幔环境(Chen等，1996)。

负磁异常区段形成的因素可能是多方面的，但主要是由无磁性或弱磁性盖层厚度增大而引起的，古近-新近纪以来碱性火山喷发及其热作用而引起退磁现象可能是其原因之一，但影响范围有限。

印度板块不均衡向北推进产生横向拉张造成地壳陷落，致使高原中段沉积盖层局部性增厚是负磁异常区产生的主要构造因素。

图9.3.3 青藏块体主要断裂构造简图

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