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天下第一山---喜马拉雅山是如何形成的 精选

已有 12463 次阅读 2014-3-13 16:06 |个人分类:科研笔记|系统分类:科研笔记

网友对“巍巍昆仑山是如何形成的”一文响应十分热烈,一天点击率达2000次,令人很受鼓励。现在再介绍一下喜马拉雅山的造山作用,供大家参阅,请多提意见。

 

喜马拉雅山顶峰最高海拔为8844.43,其南坡位于尼泊尔萨加玛塔专区,北坡位于中国西藏自治区定日县,是世界公认的最高山峰。人们对它有许多美好的传说。

 

地学界认为它是由于印度大陆与欧亚大陆沿雅鲁藏布江带碰撞与持续推挤的结果。

 

两个大陆何时碰撞的?有三个说法,一说是6500万年前,为中国常用的数据;二说是5500-5000万年前,是国外地学家所肯定的。三说是中国一些人则强调6500-4500万年是两大陆开始碰撞阶段,或者是局部碰撞阶段,4500-2400万年为全面碰撞阶段,2400万年及现在为后碰撞阶段。碰撞时间早晚涉及到印度大陆向北推进了多少量高原应吸收多少地壳物质,因为GPS测量得出印度大陆每年向北推进约5厘米1百万年将向北推进50千米

 

我们调查研究得出,两大陆碰撞挤压经过一段时间地壳表层便会发生一次大规模的向南逆冲推覆构造运动。大约在2000万年前后雅鲁藏布江缝合带以南地区的上地壳发生了一次大规模的由北向南向上的逆冲推覆断裂(即主中央逆冲断裂,缩称为MCT),老的基底岩层沿着MCT开始向南推覆上去的,已推覆距离至少在150千米以上,达到今天所在的地表纬度。这一断裂向下如何延伸的,向南与哪一层相连接?

 

藏南有两大科学问题是地学家们关注的:一是两大陆在雅鲁藏布江缝合带碰撞,-陆碰撞的典型构造是什么样?二是喜山是如何成山的?40千米厚度的印度大陆地壳,如何变成喜马拉雅地区近80千米厚的地壳?通过什么样的地质构造作用造成的?这种地质构造作用今后还将按照什么方向发展?这种地质构造作用将会带来哪些地质构造岩浆活动?如何解释地表观察到的地质现象?它与现代地震活动有什么联系?在地壳缩短增厚的过程中,地壳下的岩石圈地幔怎样活动?其去向?

 

推动印度大陆向北运动的力是个根本性问题,迄今尚没有很好地解决。一般人们暂时接受的是,印度洋中脊在扩张,推动着印度洋板块带动着印度大陆向北移动。但中脊为什么扩张?大洋板块上的大陆块体又是怎样被带动的?也是尚未有一个公认的说法。此外,雅鲁藏布江缝合带所代表的新特提斯大洋板块又为什么向北部的拉萨地块(欧亚板块的一部分)下俯冲,与印度洋板块向北推动是什么关系也未研究清楚。

 

为研究这些问题,第一步需要了解从印度大陆到雅鲁藏布江这一地带巨厚地壳及上地幔的结构与构造,第二步要研究地壳如何缩短增厚的?在地壳缩短增厚过程中岩石圈地幔怎样活动?是向深部俯冲下去,还是向北伸展出去?向北伸展出去到什么地段?青藏高原原来的岩石圈地幔到哪里去了?北部的亚洲岩石圈地幔又往何处去了?在地壳和岩石圈地幔运动过程中,引起的地下热流与岩浆活动是什么?第三步是高原许多大型矿床与这些构造岩浆活动的关系?高原的地震强烈活动和这些地壳地幔运动的关系?高原隆升带来生态系统的变化,它与高原的水圈、岩石圈的相互关系,中国科学院有关研究中心正在做的事,已取得许多成果。

1992年我们在喜马拉雅山区进行了深反射地震试验。调查剖面选在跨过喜山的亚东--康马, 中间还作了一条短横剖面。剖面走过的路线正是英国侵略军向西藏进军的路线,也是中印边界发生军事冲突的地带。在边防军的支持下,我们出动了300多人,100多辆车向喜山深部进军,先后打了535个钻井,总进尺21138,爆炸了26.634吨炸药,记录长度为50秒,多次覆盖,共完成了100km的深反射地震剖面测量。已得到的剖面见下图:图中上、下地壳反射条纹分布图案特征完全不同,上地壳穹隆、褶皱、断裂等构造现象突出,下地壳显示了更多流纹特征。

最主要的发现是:1)在地壳中部存在一条大的拆离层,命名为主喜马拉雅逆冲断裂(缩称为MHT),厚度为5千米,其上、下是发生相对错动,为一内部分层的低速层,短道线代表了反射同相轴;b图为Pelkum(2005)所做的P波接收函数成像,图中18km深处的红色转换相位代表主喜马拉雅逆冲断裂(MHT),与深反射地震结果一致;2)图中PRF成像还将印度40km深的莫霍界面与喜马拉雅地区80km深的莫霍界面(地壳底界面)连接起来;3)在0km处的莫霍界面上发现有双转换相位,与深反射图上的显示是一致的。这些发现已在《自然》杂志(1993)和《科学》杂志(1996)刊出。

 

这一结果将地表构造与深部构造联系起来,深化了对喜山形成的认识。

据此,提出喜山形成的模式,见下图。

 

 图中 MCTMBTMFT 为喜山三条主要逆冲断裂,STD为藏南拆离断层,GH为高喜马拉雅,为老变质基底岩层,TH—特提  

斯 喜马拉雅,SH--西喜马拉雅,等。

在喜马拉雅山脉东部尼伯尔境内靠近INDEPTH-1剖面处的地质构造剖面构造也相近。.

 



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