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印度板块与欧亚板块的碰撞所形成的喜马拉雅-青藏高原造山带是地球上所有陆-陆碰撞造山带中最富有争议,同时也是最引人注目的;因其巨大的体积和高海拔,其地质演化对全球气候变化、亚洲水系演化、海洋化学成分以及生物的灭绝等过程都具有深远的影响。然而,目前我们对于印度-欧亚板块碰撞后藏南地区的构造演化历史却知之甚少。本论文中,以冈底斯弧南缘的新生代砾岩(冈底斯砾岩)为研究对象,采用沉积学、岩相学以及碎屑锆石U-Pb年代学等方法,对冈仁波齐、日喀则以及泽当等3个典型地区的共计12条沉积剖面进行了系统的研究,为弄清印度-欧亚板块碰撞后藏南地区的隆升和剥蚀历史,以及水系演化历史提供了新的证据。 冈底斯砾岩断续展布于冈底斯弧的南缘,雅鲁藏布江缝合带的北侧,东西向延伸近1300公里。在不同地区,冈底斯砾岩多以当地地理名称命名,如冈仁波齐砾岩、秋乌砾岩和罗布莎砾岩等。冈底斯砾岩地层由多个沉积旋回组成,其中每个沉积旋回都是由砾岩段、砂岩段和泥岩段组成的沉积序列,分别对应冲积扇相、辫状河相和湖相(三角洲相)的沉积环境。本文中,综合凝灰岩年龄、碎屑锆石U-Pb年龄以及构造接触关系,共同限定冈底斯砾岩的沉积时代:冈仁波齐地区,冈仁波齐砾岩沉积于渐新世末-上新世初;日喀则地区,秋乌砾岩沉积于渐新世末-中新世中期或更晚;泽当地区,罗布莎砾岩沉积于渐新世末-中新世初或更晚。古流向统计结果和源区分析资料(砾石组分分析,砂岩碎屑统计和碎屑锆石U-Pb年龄)显示:渐新世末(~26Ma),冈底斯砾岩初始沉积时,碎屑物质几乎完全源自北侧的冈底斯弧和拉萨地块;中新世初(~19Ma),源自南侧地体(日喀则弧前盆地,缝合带混杂岩和特提斯喜马拉雅地体)的碎屑物质开始出现,并逐渐增多。 在不同地区,冈底斯砾岩沉积于不同的构造背景。在冈仁波齐地区,冈仁波齐砾岩底部不整合于冈底斯弧之上,地层变形微弱,产状近乎水平,主要沉积于与喀喇昆仑断裂活动有关的拉张应力背景下;在日喀则和泽当地区,秋乌砾岩和罗布莎砾岩与底部冈底斯弧的接触关系复杂,既有不整合接触,也有断层接触,地层变形强烈,褶皱普遍发育,主要沉积于与冈底斯断裂活动有关的挤压应力背景下。 冈底斯砾岩是雅鲁藏布江河谷中出露的最早的河流相沉积,地层中记录了雅鲁藏布江水系的早期演化历史。基于日喀则地区秋乌砾岩地层中记录的古流向和源区信息,雅鲁藏布江水系的演化可分为3个阶段:南向水流阶段(~65-19Ma),源自冈底斯弧的碎屑随着南向的古水流运移到秋乌砾岩盆地中;西向水流阶段(~19-15Ma),随着大反冲断裂的活动,南侧地体的隆起阻断了南向水流的通道,水流都汇集到山间盆地中,一系列串珠状的湖泊最终连接,形成轴向水流,西流的古雅鲁藏布江水系于此时建立;东向水流阶段(~15Ma-至今),藏南地区东西向差异性抬升和剥蚀使得西流的古雅鲁藏布江水系发生流向反转,东流的现代雅鲁藏布江水系初步建立,并延续至今。