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題目：藏南拆離系形成模式——

channelflow模式姓名：薛振華

學號：202228007514062

單位：地質與地球物理討論所

藏南拆離系形成模式

——Channelflow模式

圖1藏南及北喜馬拉雅舒展構造暗示圖

構造組合上，絕大多數討論認為STDS由2個部分組成（如圖2），其一是糜棱巖化的片麻巖及淺色花崗巖；其二是頂部的脆性正斷層，該斷層將下盤高級變質的高喜馬拉雅與上盤低級變質的特提斯喜馬拉雅截然分開。然而，張進江等最近在定結及吉隆的最新討論發覺，STDS不發育脆性斷層，而表現為一個寬達十

幾公里的大型剪切帶，剪切帶兩側巖石呈過渡關系。

圖2喜馬拉雅造山帶剖面暗示圖（據Lefort修改）

在定結，STDS上盤為石炭紀—二疊紀的特提斯喜馬拉雅沉積巖系，主要巖

性為砂巖、泥巖和灰巖，經受低級變質而形成變質砂巖、板巖和千枚巖等。在

STDS附近，上盤巖石變質程度自上而下顯然增高，緊鄰斷層部位，泥巖、砂巖被變質為細粒片巖，灰巖發生重結晶。STDS下盤頂部由片巖組成，向下很快過渡為條帶狀片麻巖，并終于形成眼球狀片麻巖等典型的高喜馬拉雅巖系。在此，STDS為一寬度超過10km的大型韌性剪切帶，主要由糜棱狀淺色花崗巖組成，并被后期弱變形的淺色花崗巖體侵位。淺色花崗巖及上盤底部糜棱狀片巖的

39Ar/40Ar測年結果證實，該地區STDS的活動歷史為19—13Ma。

2channelflow模型的建立

模型以54Ma年前為初始時光，也就是臨近印度板塊和歐亞板塊開頭碰撞的時光。該模型的關鍵在于地表的集中剝蝕和上地殼的粘滯系數，假如地表集中剝蝕速度越快，而且中下地殼的懦弱層黏滯系數足夠低，管道流就越簡單發生。

印度板塊以速度Vp向歐亞板塊下部俯沖（如圖3a），巖石圈地幔在S點與

地殼發生分別，并俯沖至

歐亞板塊之下，此時地殼

并沒有俯沖下去。俯沖過

程中使得地殼劇烈增厚，

大約增厚至75km，大多

數中下地殼的物質溫度

超過700℃。700至750

度時，白云母發生部分熔

融，這樣會導致有效粘滯

系數的大大降低，保守估

計降低了百分之5到50，

所以當溫度超過700℃

時，經過大約20Ma的熱

量堆積，部分熔融層開頭

逐漸形成。圖3b反映的

是在地表集中剝蝕未發

生前，中下地殼懦弱層開

始形成，懦弱層的流淌趨

勢使得地殼內部的能干

標志層開頭發生被動彎

曲，并在地表（西藏高原

南部）發生隆起。地表的

剝速率與表面的坡度，溫

度以及所經受的地質歷

史時期相關，在西藏高原

南部地勢十分陡，其他地

方的剝蝕速率與此處比起圖3channelflow模型

來幾乎可以忽視不計。所以，在西藏高原南部地殼的快速減薄（圖3f），給中下地殼的懦弱層打開一個缺口，懦弱層的物質開頭順當流出。按照地球物理資料測得的等溫線圖（圖3h），也反映了較高溫度懦弱層的流淌方向和趨勢。圖3cde反映的是在上覆巖層壓力和印度板塊俯沖作用下懦弱層的相對運動方向。

3熱量來源

喜馬拉雅及藏南拆離系熱量來源有無數種，大致可以分為四種來源：增厚地殼或底墊板塊的發射性熱源；軟流圈熱量通過俯沖板塊的地幔巖石圈的運動而傳遞至地殼；地殼塊體的斷裂產生的摩擦能以及主中心逆沖斷層動能向熱能的轉化。這四種熱量來源中最主要的是增厚地殼的發射性元素產熱。

管道流模型還要考慮到地熱的簇擁、地熱傳導和發射性熱量產生的影響。按照地球物理資料顯示，在上地殼的產熱量約為2.0μW/m3，在下地殼的產熱量約為0.75μW/m3，這些觀看得到的地熱數據在俯沖大陸邊緣是合理牢靠的，這些熱量是喜馬拉雅造山帶的主要熱量來源。特殊需要指出的是：上地殼的產熱量在喜馬拉雅產熱量的浮動變化范圍之內的全部的熱流值加上巖石圈地幔底部大約20mW/m2的熱流值，使得原始的莫霍面溫度也許在704℃，并且使最初的地表熱流值達到71.25mW/m2。

4地殼增厚和熱能演變

在印度板塊向北俯沖也許經過21Ma之后，地殼厚度達到最大值。增厚的地殼中，其下地殼的發射性元素衰變產生大量的熱量，經過20Ma的溫度堆積，使得溫度超過700℃，當溫度超過700度時，地殼開頭發生部分熔融，懦弱層開頭浮現。在上覆巖層給的巨大壓力梯度下，懦弱層開頭產生強大的向西藏高原南部流淌的趨勢，流淌的趨勢形成一道管道流。這種流淌趨勢可以通過中下地殼能干層的彎曲而體現出來。

俯沖舉行到大約33Ma時，隨著管道流的進展，懦弱層物質大多數分布在高原下面，這也促使了西藏高原的形成。在西藏高原下部的中下地殼，大部分區域溫度高于800℃，這十分有利于形成懦弱層。因為高溫的懦弱層向外部流淌，以及較冷的俯沖板塊的巖石圈地幔向下俯沖，使得在西藏高原下部發生地熱倒轉（圖3h）,即在部分區域，較淺的地方溫度反而比較深的地方溫度要高。地表的集中剝蝕作用開頭發生后，在中地殼前緣也就是西藏高原南部打開一個較窄的大致對稱的開口，因為懦弱層的物質劇烈流淌趨勢，使得地熱線在高原南部變得密集和向外突出（圖3h）。這個時光也許發生在板塊俯沖作用開頭33Ma（21Ma之前）之后，深熔作用廣泛發生，并且淺色花崗巖開頭大量侵入，也就是在這個時候MCT和STDS開頭廣泛活動。

俯沖作用持續舉行大約39Ma后，西藏高原南部的地表集中剝蝕作用使得地殼劇烈減薄變軟，高原下部的“管道”開頭“破土而出”，流出的物質實際上比之前存在于高原下部的厚度要薄。管道流的物質從中下地殼的“管道”中流出，也就是高喜馬拉雅序列物質在臨近地表的地方開頭冷卻，被地表集中剝蝕，剝蝕下來的各種碎屑物質順坡掉落，積累在低喜馬拉雅序列之上。管道流物質就在MCT和SDTS所界定的區域內一邊流出冷卻，一邊剝蝕。

5論據支持

近幾年地質學家和地球物理學家通過實地考察和地球物理辦法的探測，找到許多證據來證實在西藏高原南部存在的熱的管道流的物質以及管道流運動的確存在和發生著。

5.1懦弱層存在的證據

喜馬拉雅和青藏高原深部剖面地質和地球物理的討論均表明在藏南下面存在著一層部分熔融的懦弱層。地球物理學家通過共反射面元（commonmid-point）辦法、地震波速測定以及電導率的測量，均得出在中下地殼存在著一層均一的懦弱層。地震波速的測量顯示出異樣地震波速低速帶，是因為物質軟化所導致的；電導率的測量同樣指示在地下十幾公里左右的深度存在著一層導電率異樣的物質，導電率的異樣表現在具有高的導電性，并且這層高導電率層所在的深度與通過CMP測量的地震低速帶的深度是相當吻合的。另外，大角度反射（wide-anglereflection）也證實在該懦弱層的存在，并且向藏南延長，向北延長至康馬穹隆的北翼。

5.2懦弱層發生流淌的證據

在懦弱層形成之后，受到上覆巖層的劇烈擠壓作用產生一個向四面蔓延的趨勢，正巧在藏南地區的地表集中剝蝕使得物質能夠流出來（如圖4）。

圖4喜馬拉雅和藏南的構造剖面圖

圖4中○5的就代表懦弱層，其巖性主要為混合片麻巖，其受到力的擠出后遭遇風化剝蝕的產物在低喜馬拉雅序列上積累（LHS），這些物質地質學家在野外考察過程中均能夠觀看到。

另外，懦弱層里的物質原先是存在在較深的地方，因此變質程度比較高，基

本上都能夠達到麻粒巖相，造山帶大部分變質巖處于綠片巖相和角閃巖相，位于造山的核部是花崗片麻巖和混合巖，在地殼的最下部屬于榴輝巖巖相，因為后來的管道流作用，使得麻粒巖相變質程度的物質籠罩在榴輝巖變質程度物質上面，同時角閃巖相的變質巖臨近地表，一些高變質巖相的物質出露于地表，這些倒轉的變質作用都指示了管道流的物質向藏南地表流淌。

圖5c描述了藏南地區的物質

在印度板塊向歐亞板塊俯沖過程

中的流淌方向和趨勢。紅色的物

質層代表著管道流物質，淺藍色

物質代表俯沖過程中物質的俯沖

折返。圖5d為等溫線圖，分離取

A、B、C三處的物質做P-T-t軌

跡，如圖5e。這些P-T-t軌跡圖

反應的在剖面中不同點的物質在

造山帶演變過程中的運動方向和

軌跡。圖5e中的A反應了LHS

序列巖石埋藏在管道流的下方，

管道流流出過程中溫度壓力逐漸

增高，最后隨管道流物質一起折

返至地表遭遇剝蝕。B和C具有

相像的P-T-t軌跡，B反應GHS

下部巖石序列先卷入造山帶之后圖5剖面不同地點的P-T-t軌跡圖

再受到管道流的作用侵出地表。C表示GHS上部巖石序列在造山作用開頭時受到埋藏，最后被管道流物質帶出地表。這些都能說明懦弱層所構成的管道流物質發生了流淌。

6結論和思量

Channelflow模式和地表集中剝蝕作用共同作用，不僅從數值模型分析上定性地解釋了GHS序列的巖石以塑性的方式向藏南方向擠出，而且還解釋了許多喜馬拉雅造山帶內部的構造特征。這個模式的最主要的影響因素就是中下地殼浮現懦弱層，以及藏南的地表集中剝蝕，這兩種作用耦合的越好，那么模式的適用性就越強。針對管道流模式，本人提出以下幾點思量：

1.管道流模式側重突出物質的流淌也就是GHS的流淌，使得下盤相對上盤

向上運動而形成的正斷層，那么其上盤的物質在形成藏南拆離系的過程之中有沒有主動的向下滑動的趨勢？Burg在1984年提出藏南拆離系的重力滑脫模式，文中提到過在上盤觀看到一系列向北的倒轉褶皺，也就指示了上盤在重力作用下有主動的向下運動趨勢。那么是不是管道流和