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珠穆朗玛峰是滑来峰 精选

已有 1920 次阅读 2020-8-10 09:22 |个人分类:大陆漂移|系统分类:科研笔记

珠穆朗玛峰是滑来峰

梁光河

 

珠穆朗玛峰是全球第一高峰,俗称地球第三极,它屹立在喜马拉雅山的群峰之中傲视群雄,1975年时测量高度为8848.13米(算冰盖),2005年时测量高度为8844.43米(不算冰盖的岩面高度)。2020527日我国科学家到达珠峰峰顶并再次测量它的高度,很快我们就能知道它的新高度。它是怎样形成的?它的高度会有怎样的变化?

1 地质概况

珠峰剖面图(图1)显示其主要由四套地层组成:

(1)     顶部第一层为近水平产出的下奥陶统灰岩地层;

(2)     第二层是著名的黄带层,是一套发育糜棱岩的韧性剪切带,具有层内流变特征;

(3)     黄带层之下的第三层为震旦系—寒武系的浅变质岩、沉积岩系等碎屑岩;

(4)     珠峰底部第四层主体为中元古界片岩、片麻岩等深变质结晶岩系。


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1 珠峰剖面简图(据Laskowski et al.2017;刘德民等;2020修编)

研究表明,珠峰一带甚至整个藏南存在多层次的伸展滑脱断层系统,主要有三个滑脱断层,如图2中的红色断层所示。


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2 珠峰一带地质简图(刘德民等,2020

2 珠峰高度控制因素

众所周知,青藏高原的隆升与印度板块和欧亚板块的碰撞密切相关。青藏高原在隆升过程中,会产生三种构造地质现象:

(1)     随着印度-欧亚碰撞的持续进行,在青藏高原隆升过程中,曾发生过造山后的伸展构造运动。变质核杂岩是伸展构造的典型产物,该区域存在大量变质核杂岩。

(2)     当山脉隆升到一定的高度,也会出现重力滑塌(图3),这个过程和伸展构造运动可能同步。

(3)     随着山脉的隆升也会不断遭受剥蚀,高度变低。

也就是说隆升、剥蚀、伸展和重力滑塌这些因素综合起来的动态变化,决定了珠穆朗玛峰的高度。


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3碰撞挤压推土机模式,顶部产生重力滑塌和正断层

 

3 珠峰成因

印度板块俯冲在欧亚大陆之下,向北运动速度大约每年55mm,由于受到欧亚大陆的阻挡,相对刚性的上地壳部分阻力更大,使得隆升的块体向南产生了逆冲推覆(迎冲在印度板块上),这些逆冲大断裂主要包括主边界逆冲断层MBT和主中央逆冲断层MCT等(图4)。正是由于这些巨大的逆冲推覆构造才形成了喜马拉雅山脉,把喜马拉雅山脉推向高处。而当喜马拉雅山隆升到一定高度后,又发生了重力滑塌,产生了藏南拆离断层STD,使得本来处于更高位置的珠峰山脉沿着这个低角度正断层STD滑移到相对低的位置。


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4喜马拉雅造山示意图,MCTMBT都是大型逆冲断裂带,STD是著名的藏南拆离断层(正断层)

部分学者认为珠峰是飞来峰(潘裕生,1980)。飞来峰和滑来峰的根本区别是其形成的构造背景不同。飞来峰是在挤压环境下推覆和逆冲的产物,强大的推覆构造使地质块体(山峰)被推挤并发生大规模位移覆盖在其他地层之上,好似飞来的山峰。滑来峰则是在伸展体制下的产物,滑覆构造运动使山体发生了大规模位移,从高处滑向低处。滑覆包括伸展滑覆和重力滑覆;藏南北部一系列变质核杂岩链带中的拉轨岗日变质核杂岩、康马变质核杂岩等均为伸展滑覆作用的产物,而藏南南部前人勾画的飞来峰和构造窗等应为重力滑覆作用的产物(刘德民等,2020)。珠峰属于重力滑覆作用产生的滑来峰。

4 珠峰形成时间

45Ma左右印度板块和欧亚大陆发生了陆陆碰撞,青藏高原开始大规模隆升,24Ma左右青藏高原发生过一次造山后的伸展构造运动。数值模拟推测珠峰地区最高海拔高度接近11000m(图5)。

那么为什么现在的珠峰又变矮了呢?珠峰综合科考队首席研究员丁林认为珠穆朗玛峰曾经出现过崩塌的现象,也许是因为实在太高了,它在某次地震等地质活动中坍塌了。

从珠峰的地层来看,除了重力滑塌原因,还有一个很重要的原因可能是由于岩层性质不同造成的。珠峰下覆地层是高喜马拉雅变质岩系,主要包括片岩、片麻岩等,这些岩石节理发育,出露地表后抗风化程度低,剥蚀速率更快。而珠峰顶部是灰岩地层,抗风化能力更强。

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5过珠穆朗玛峰构造剖面图及高喜马拉雅构造带垂向挤出的数值模拟(据刘德民等,2020曾佐勋等,2004修编

最新的研究也支持这种重力滑脱模式(图6)表明,珠峰的重力滑脱可能主要发生在15Ma左右的中新世(图7),推测和当时的气候有密切关系,巨大的降雨量和地下热流体使得拆离断层摩擦力减小,珠峰沿拆离断层发生了大规模滑移。而古地形的高部位由于处在降雨集中的喜马拉雅山脉南坡,剥蚀速率大,而且高喜马拉雅变质岩更容易风化剥蚀,多重因素造就了目前的地形地貌状态。


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6 珠穆朗玛峰地区地质图和地质剖面简图显示珠峰沿拆离断层向北滑移(据Gébelin et al.,2017修编

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7 流体作用下珠峰沿拆离断层向北滑移示意图(据Gébelin et al.,2017修编

5 结论

珠峰是随着印度-欧亚板块的碰撞和青藏高原的隆升过程同步形成的。其海拔高度在15Ma之前可能达到过11000m。之后随着重力垮塌,沿一低角度拆离断层向北滑移,是一个滑来峰。它的高度在历史上发生过巨大变化,当前的高度是变高还是降低,取决于隆升速率、剥蚀速率、重力滑塌速率几个因素的综合响应。

 

主要参考文献:

刘德民,杨巍然,郭铁鹰. 藏南地区新生代多阶段构造演化及其动力学的探讨[J]. 地学前缘, 2020, 27(1): 194-203.     

袁凯, 罗桥花, 郭尚宇. 希夏邦玛地区藏南拆离系构造演化的热年代学制约[J].工程技术, 2015, 000(020):P.228-228.

曾佐勋, 杨巍然, 刘立林,. 造山带挤出构造[J]. 地质科技情报, 2004, 20(1):1-7.

张信宝.珠穆朗玛推覆体之怀疑[J].地质论评,1981(01):38-39.

潘裕生.西藏的推覆构造及其地质意义[J].地质科学,1980(01):11-18.

Gébelin, Aude, Jessup M J , Teyssier C , et al. Infiltration of meteoric water in the South Tibetan Detachment (Mount Everest, Himalaya): When and why?[J]. Tectonics, 2017, 36(3-4):690-713.

Laskowski A K, Kapp P, Ding L, et al. Tectonic evolution of the Yarlung suture zone, Lopu Range region, southern Tibet[J]. Tectonics, 2017, 36(1): 108-136.

 




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