新書推薦：藏南岡底斯晚中生代沉積巖物源及大地構(gòu)造背景研究

晚中生代是新特提斯洋與青藏高原演化的關(guān)鍵時期，而拉薩地體南緣的岡底斯帶則是研究新特提斯洋演化和青藏高原形成的理想天然實驗室。本書以岡底斯帶中段弧后盆地中形成的晚中生代沉積巖為主要研究對象運用系統(tǒng)的野外地質(zhì)調(diào)查、碎屑礦物年代學(xué)和同位素特征綜合分析方法構(gòu)建并恢復(fù)了岡底斯帶中段晚中生代以來的綜合地層框架與古地理格局。研究結(jié)果顯示，弧后盆地的演化由多種動力學(xué)過程共同驅(qū)動，既記錄了俯沖帶的構(gòu)造演化，也反映了地幔動力學(xué)和區(qū)域構(gòu)造背景的綜合影響。本書成果對于揭示匯聚板塊邊緣俯沖帶的深部動力學(xué)過程具有重要的科學(xué)意義與應(yīng)用價值。

前 言

溝-弧-盆體系（Trench-arc-back arc basin system）是匯聚板塊邊界（活動大陸邊緣）中極為重要的地質(zhì)單元，其中弧后盆地的形成與演化是板塊構(gòu)造作用的直接產(chǎn)物，受俯沖帶構(gòu)造、弧后拉張以及地幔動力學(xué)過程的綜合影響?；『笈璧赝ǔ７植加趰u弧或大陸弧的后方，其演化過程不僅反映了俯沖板塊的幾何形態(tài)及俯沖速率，還與弧前楔的構(gòu)造狀態(tài)以及弧后區(qū)域地殼和地幔動力學(xué)環(huán)境密切相關(guān)。在地理位置上，弧后盆地又稱邊緣海盆地，是位于島弧面向大陸一側(cè)的深海盆地?；『笈璧氐某练e記錄了造山帶在構(gòu)造、折返、沉積等階段的重要信息，是研究板塊相互作用、火山活動和構(gòu)造變形的關(guān)鍵窗口，對理解造山帶的構(gòu)造演化過程具有重要意義。通過考察弧后盆地的構(gòu)造變形和沉積環(huán)境變化，并結(jié)合其與板塊之間的相互作用，可更深入地揭示造山帶的動力學(xué)過程。這不僅有助于厘清弧后盆地的內(nèi)部地質(zhì)演化機制，也能為闡明造山帶形成與演化背后的深部動力學(xué)背景提供重要線索，從而推動板塊構(gòu)造理論和地球動力學(xué)研究的發(fā)展。在新特提斯洋向歐亞大陸的北向俯沖過程中，科希斯坦（Kohistan）-拉達克（Ladakh）弧（即岡底斯弧的西延部分）與岡底斯弧共同形成了典型的弧前盆地與弧后盆地。沉積在弧后盆地中的沉積巖，其物源主要來自空間上毗鄰的大陸弧和大陸地體。通過系統(tǒng)研究弧后盆地的沉積巖，能夠較好地約束鄰近大陸弧及大陸地體的形成與演化過程。研究發(fā)育于拉薩地體南緣的弧后盆地，為認識岡底斯巖漿巖帶（簡稱岡底斯帶或南拉薩地體）的演化過程及藏南地區(qū)的古地理格局提供寶貴的科學(xué)啟示。

本書以岡底斯帶中段弧后盆地晚中生代沉積巖為研究對象，通過開展系統(tǒng)的年代學(xué)與巖相學(xué)分析，并結(jié)合碎屑巖地球化學(xué)指標，對拉薩地體晚中生代以來的大地構(gòu)造演化以及沉積盆地的源匯體系變遷進行有效的綜合約束。相關(guān)成果不僅為進一步理解拉薩地體的構(gòu)造格局及其演化歷史提供了可靠依據(jù)，也為揭示青藏高原地質(zhì)演化的深層機制提供了新的研究視角。

岡底斯帶位于歐亞大陸最南緣，記錄了大量有關(guān)新特提斯洋演化、印度-歐亞板塊碰撞以及青藏高原隆升等的關(guān)鍵信息，是國際地學(xué)研究的前沿熱點區(qū)域。前人研究更多注重于印度-歐亞板塊的碰撞時間、青藏高原地殼的生長與再造以及新特提斯洋演化的動力學(xué)機制等方面，并取得了重要的認識和進展，但對岡底斯帶中段晚中生代沉積盆地構(gòu)造演化的研究相對薄弱。一些關(guān)鍵的科學(xué)問題，比如岡底斯帶晚中生代沉積盆地的性質(zhì)（弧后盆地或前陸盆地）、沉積物源的轉(zhuǎn)變因素以及弧后/弧背盆地和新特提斯洋板片俯沖之間的耦合關(guān)系等，仍然缺乏有效約束?；谏鲜鲈?，本書以藏南岡底斯帶中段的晚中生代沉積巖為主要研究對象，旨在為全面理解南拉薩地體弧后盆地的形成與演化過程提供重要的基礎(chǔ)資料，并為印度-歐亞板塊碰撞前高原的古地理格局和古地貌形態(tài)提供關(guān)鍵信息。

本書重點研究了岡底斯帶中段弧后盆地晚中生代的沉積巖，通過系統(tǒng)的野外調(diào)查與室內(nèi)綜合分析，深入探討了這些沉積巖的成因及其沉積環(huán)境的演化過程。特別是，本書基于沉積時期的古環(huán)境特征及源匯體系的變化，對拉薩地體的古地貌和構(gòu)造格局進行了有效約束，從而為理解大陸弧的形成與演化機制提供了重要的科學(xué)依據(jù)。從科學(xué)意義上看，本書以弧后盆地沉積巖為切入點，系統(tǒng)探討了大陸弧的形成與演化機制，不僅對前人研究成果進行了重要補充和完善，還為解決和深化青藏高原演化過程中的若干關(guān)鍵科學(xué)問題提供了一種全新的研究視角。本書的主要研究進展如下。

（1）厘定了弧后盆地晚中生代沉積巖的沉積時間。本書在詳細的野外地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料及大地構(gòu)造演化背景對岡底斯帶中段弧后盆地晚中生代沉積巖開展了碎屑鋯石U-Pb年代學(xué)研究，厘定了盆地中不同時期地層沉積的精確時間。這一研究成果為進一步揭示弧后盆地的沉積演化提供了科學(xué)依據(jù)，特別是在時間尺度上為構(gòu)建該地區(qū)的地質(zhì)歷史提供了更為準確的框架。此外，本書首次對灰?guī)r中的鈣質(zhì)雙殼類化石開展了原位的方解石U-Pb定年工作，首次精確（定量）厘定了多底溝組的沉積時間。這一創(chuàng)新性的方法不僅為相關(guān)地層的沉積時間提供了更為精準的界定，同時也為今后類似研究提供了一定的數(shù)據(jù)支持。

結(jié)合碎屑鋯石的U-Pb定年、原位方解石U-Pb定年結(jié)果以及前人的研究成果得出以下結(jié)論：卻桑溫泉組、多底溝組與林布宗組的沉積時間分別為157 Ma、149 Ma、137 Ma；楚木龍組、塔克那組的沉積時間分別為106 Ma、105 Ma；設(shè)興組的沉積時間為83 Ma。

（2）對弧后盆地沉積巖的風化歷史及盆地性質(zhì)進行了初步確定。岡底斯帶中段弧后盆地在侏羅紀—早白堊世沉積的地層表現(xiàn)出較高的結(jié)構(gòu)與成分成熟度，并經(jīng)歷了中—高強度的化學(xué)風化；而晚白堊世地層則顯示結(jié)構(gòu)與成分成熟度相對較低，化學(xué)風化作用較弱。對晚白堊世地層（設(shè)興組）砂巖骨架顆粒的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其特征與弧后前陸盆地沉積物相當接近，并在整體上呈現(xiàn)出粒度向上變粗、砂巖層厚度增大、砂泥比上升的趨勢，說明設(shè)興組沉積于弧后前陸環(huán)境。

此外，弧后盆地碎屑沉積物的時空分布、沉降曲線以及古水流方向等跡象也說明該盆地具有與前陸盆地相似的沉積背景。古應(yīng)力場的研究結(jié)果表明，設(shè)興組之上不整合覆蓋的林子宗群清楚地記錄了晚白堊世岡底斯帶中段弧后地區(qū)地殼的縮短增厚。類似的褶皺和斷裂特征可在幾乎所有的弧后前陸盆地系統(tǒng)中見到。由此可見，岡底斯帶中段弧后盆地應(yīng)被視作典型的弧后前陸盆地。

（3）闡明了弧后盆地晚中生代沉積巖的沉積環(huán)境與物源?；『笈璧赝碇猩练e巖的構(gòu)造背景受到新特提斯洋板片北向俯沖及拉薩-羌塘地體碰撞等有關(guān)作用的綜合影響，晚侏羅世—早白堊世弧后盆地的沉積環(huán)境經(jīng)歷了碰撞—拉張—碰撞的轉(zhuǎn)變。本書對上侏羅統(tǒng)多底溝組的泥頁巖夾層開展了碳氧同位素地球化學(xué)分析，結(jié)果表明該組地層沉積時處于典型的海相環(huán)境，與前人研究結(jié)果相一致（沉積于典型的濱淺海環(huán)境）。早白堊世地層（林布宗組、楚木龍組和塔克那組）的野外特征與鏡下鑒定結(jié)果表明，這些地層沉積時水體環(huán)境的不斷變化是導(dǎo)致碎屑顆粒的粒序分布特征明顯變化的主要原因。此外，最新的研究證據(jù)表明塔克那組沉積時經(jīng)歷了一個從海侵到海退的過程，反映了海平面相對上升而后又下降的動態(tài)變化。上白堊統(tǒng)設(shè)興組沉積末期，頂部紅色砂巖沉積于陸相環(huán)境，該單元記錄了拉薩地體由海相向辮狀河流相的轉(zhuǎn)變過程。晚中生代時，弧后盆地的沉積環(huán)境由海相逐漸過渡到陸相。

結(jié)合碎屑鋯石原位Lu-Hf同位素特征以及前人的研究成果進一步表明，晚侏羅世—早白堊世地層（卻桑溫泉組、多底溝組、林布宗組、楚木龍組、塔克那組）的主要物質(zhì)源區(qū)為中拉薩地體（central Lhasa sub-terrane）。岡底斯巖漿弧的主體形成于早白堊世晚期—晚白堊世早期，下白堊統(tǒng)林布宗組沉積時期，岡底斯巖漿弧開始作為次要物源區(qū)為岡底斯帶弧后盆地提供物源。在晚白堊世早期（約90 Ma），岡底斯巖漿弧為典型的安第斯型造山帶，具有相對海拔最高的正地形特征，并成為岡底斯帶弧后盆地上白堊統(tǒng)設(shè)興組的主要物源區(qū)，此時弧后盆地的物源區(qū)已經(jīng)發(fā)生了明顯的轉(zhuǎn)變，主要物源區(qū)由中拉薩地體轉(zhuǎn)變?yōu)閷姿箮r漿弧。

（4）限定了南拉薩地體自晚中生代以來的構(gòu)造背景。在新特提斯洋與班公湖-怒江洋雙向俯沖作用下，藏南地區(qū)經(jīng)歷了較為復(fù)雜的構(gòu)造演化過程。伴隨著新特提斯洋的俯沖，拉薩地體在中侏羅世經(jīng)歷了地殼的擠壓增厚并誘發(fā)了持續(xù)的巖漿活動，到晚侏羅世—早白堊世新特提斯洋板片的回轉(zhuǎn)（rollback）導(dǎo)致拉薩地體的弧后伸展并形成了典型的弧后盆地，藏南地區(qū)的地殼發(fā)生了減薄。早白堊世新特提斯洋的持續(xù)北向俯沖以及拉薩-羌塘地體的碰撞導(dǎo)致拉薩地體中部和北部地殼增厚和大規(guī)模隆升，此時拉薩地體總體表現(xiàn)為北高南低的地勢特征，來自北部的河流攜帶碎屑物質(zhì)由北向南匯入岡底斯帶弧后盆地。早白堊世末期至晚白堊世早期，新特提斯洋洋脊俯沖以及俯沖板片角度的變化，導(dǎo)致岡底斯巖漿弧快速隆升，并且改變了區(qū)域上古河流的流向，此時岡底斯巖漿弧成為弧后盆地的主要物質(zhì)剝蝕區(qū)。隨后，區(qū)域上南北向的持續(xù)擠壓和地殼的縮短作用最終終結(jié)了弧后盆地的發(fā)育。到了晚白堊世晚期，岡底斯巖漿弧持續(xù)被剝蝕，地形降低，河流系統(tǒng)開始越過岡底斯巖漿弧，來自北拉薩地體甚至羌塘地體的碎屑物質(zhì)被搬運到南側(cè)新特提斯洋的弧前盆地中，為弧前盆地昂仁組上段/帕達那組下段（約84Ma）、曲貝亞組（約78Ma）的沉積提供了少量的碎屑物質(zhì)。

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本書適合巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)以及沉積學(xué)等專業(yè)的研究生、科技人員閱讀，也可作為地質(zhì)工作者和相關(guān)領(lǐng)域?qū)W習者的參考用書。

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本文摘自科學(xué)出版社2025年6月出版《藏南岡底斯晚中生代沉積巖物源及大地構(gòu)造背景研究》一書，內(nèi)容有刪節(jié)。標題為編者所加。

（本文編輯：孟美岑mengmeicen@cspm.com.cn）

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