喜马拉雅北缘大反冲断裂的构造热年代学和热动力学数值模拟研究

The Great Counter Thrust has been documented along the northern edge of the entire Himalayan orogen. Detailed description of its tectonic process has a pivotal impact on the study of tectonic, exhumation and deposition history at the adjacent area between the Indian and Eurasian plates during the Cenozoic. It is also significant to reveal the tectonic model of the Himalayan orogen uplifting. However, the research on the Great Counter Thrust is lagging far behind the fault systems in the southern Himalaya. Several geochronology and thermochronology studies have been done over the years, but the activity timing and geodynamics of the fault still unclear, which severely restricts a comprehensive understanding on the geological progress in the northern Himalaya and surrounding area. This project intends to clarify the structure characteristics and detailed constrain the activity timing of the Great Counter Thrust by using structural analysis, tectono-thermochronology and three-dimensional thermo-kinematic modeling methods. The aim is to illustrate the tectonic process of the fault in detail from multidimensional perspectives. The results will be contributed to explore the role of the Great Counter Thrust playing in the uplifting of the Himalayan orogen, and provided innovative information on studying the tectonic and deposition processes of the southern Tibet.

大反冲断裂作为喜马拉雅造山带的北部边界断裂，对其构造活动过程的精细约束和刻画是研究印度与欧亚板块毗邻区新生代构造作用、岩石剥露及沉积过程的关键，对探讨喜马拉雅造山带崛起的构造模式也具有重要的启示意义。然而，大反冲断裂目前的研究程度远远滞后于喜马拉雅造山带南侧的诸多断裂系，虽然前人进行了一些年代学研究，但其活动时间和构造动力学机制仍比较模糊，严重制约了对喜马拉雅造山带北部及邻区新生代地质过程的全面认识。本研究拟对西藏东部朗县地区的大反冲断裂开展详细的构造解析、构造热年代学和三维热动力数值模拟工作，理清该断裂的构造活动特征及期次，精细约束断裂的活动时代，从多维尺度上刻画其构造演化过程，探寻大反冲断裂在喜马拉雅造山带形成的构造过程中所发挥的作用，并为藏南地区新生代各种构造、沉积过程的研究提供创新性认识。

青藏高原南部位于印度板块与欧亚板块的结合部，是陆陆碰撞及板块俯冲作用发生的核心地带，理解该地区构造、岩石抬升剥露及地貌演化过程可以帮助我们直观地了解高原隆升与地貌变迁与碰撞作用之间的关系。然而目前针对这一地区中新世以来的沉积、岩石抬升和构造过程仍然存在诸多争议，主要体现在冈仁波齐砾岩的形成模式、中新世岩石冷却抬升的动力机制以及大反冲断裂的活动性质和时间等方面。解决这些争议需要对该地区岩石冷却过程和构造活动进行精细的刻画和约束。冈底斯岩基岩石的磷灰石和锆石裂变径迹年龄主要为16-11 Ma和24-19 Ma，热历史模拟揭示出这些岩石在28-20 Ma之间经历了快速的热重置，与冈仁波齐砾岩的沉积时代一致，随后在20-17 Ma经历了快速的抬升冷却，反映出渐新世—中新世区域性的埋藏作用以及随后的抬升剥露作用。印度—欧亚碰撞过程的地幔动力学模拟结果揭示出藏南地区受控于俯冲板块的折返、断离，地表会发生动态起伏的变化，与热年代学数据揭示的埋藏和抬升完全相符。这表明藏南地区中新世时期区域性的岩石冷却抬升与印度板块向北俯冲导致的地表形态起伏具有直接联系，而且该起伏状态一直向南传递，冈仁波齐砾岩的沉积也与地表的沉降密切相关。此外，本研究对西藏东部朗县地区的大反冲断裂开展了详细的构造解析工作，初步研究认为藏南地区新生代以来主要受到了三期东西向构造运动的改造：早期为向南的逆冲断裂，可能与藏南拆离系在渐新世之前的向南逆冲作用有关；之后受控于大反冲断裂向北的逆冲，岩石发生强烈的变形，劈理化、片理化十分严重，其活动时代应晚于渐新世；最后叠加了左旋走滑运动，其时代还不确定，可能与东喜马拉雅构造结的形成有关，反映出中新世以来藏南地区受印度板块向北的持续俯冲以及喜马拉雅构造结的楔入，发育了复杂的构造过程。这些针对藏南地区岩石抬升以及构造过程的新认识，对于理解中新世以来的碰撞过程具有重要的参考价值。