南迦巴瓦构造结东侧结合带岩石类型与构造特征

邹子南

(中国电建集团 成都勘测设计研究院有限公司,成都 610072)

古近纪以来印度板块与欧亚板块的陆陆碰撞形成了雅鲁藏布江结合带。印度板块东西两端强力楔入作用，在喜马拉雅山脉的东西两端分别形成了东喜马拉雅构造结和西喜马拉雅构造结。其中东喜马拉雅构造结位于西藏东南部米林、林芝、波密和墨脱4县交界处，是印度大陆俯冲到欧亚大陆前缘[1]的产物。印度大陆与欧亚大陆于新生代初期碰撞，雅鲁藏布江下游河流大拐弯在相当大程度上承袭两大陆的碰撞结合界线，碰撞结合后，印度大陆进一步向欧亚大陆之下俯冲。强构造挤压应力持续作用，导致该地区新生代以来发生多期强烈构造变形，总体可概括为早期深层次的韧性剪切构造和晚期的脆性断裂构造[2]。

东喜马拉雅构造结位于印度板块、欧亚板块和缅甸微板块的三者碰撞结合部，由南迦巴瓦构造结、桑构造结和阿萨姆构造结构成。南迦巴瓦构造结形成较早，以喜马拉雅构造单元楔入冈底斯构造带(花岗岩带)为特征，表现出雅鲁藏布江结合带向北弯曲和喜马拉雅结晶岩系向北突出为特征，由喜马拉雅构造单元、雅鲁藏布江构造单元和冈底斯构造单元3部分组成，其中雅鲁藏布江构造单元位于南迦巴瓦构造结的中部[3]。

长期以来，由于雅鲁藏布江大拐弯地区特殊的地理位置、极其恶劣的自然条件和极差的交通条件，严重制约了雅鲁藏布江构造单元，尤其是南迦巴瓦构造结东侧结合带的研究进展，导致其研究程度低，认识分歧大，基础地质资料薄弱，东侧结合带的岩石类型与构造特征尚未得到深入研究。目前已有的基础地质资料和研究成果主要集中于大地构造背景、结合带形成与演化、断裂发育特征与活动性、低温及年代学等方面。其中1∶25 万墨脱县幅地质图主要为编图[4]，现场调查路线较为有限，工作深度未到达一般地区区域地质调查的要求。

近年来，随着交通条件的逐步改善，雅鲁藏布江大拐弯地区正成为地学研究的热点。2011年以来，作者等人先后多次进入扎曲、夺嘎、甘登、加热萨、旁辛、希让等目前仍然较难进入的河段，对南迦巴瓦构造结东侧结合带的岩石类型与构造特征开展了野外地质调查、岩石鉴定与物理力学性质试验，并对阳起石片岩和变玄武岩进行了测试分析。在已有基础地质资料和前人工作的基础上，对南迦巴瓦构造结东侧结合带的岩石分布、成分、结构、物理力学性质和结合带构造特征等进行了研究。

1 空间展布特征

南迦巴瓦构造结位于喜马拉雅造山带的东端，由雅鲁藏布江结合带(MMT)弯曲构成，总体上呈NE向伸展的拇指状展布[5-6]。南迦巴瓦构造结东侧结合带围绕南迦巴瓦峰(海拔高度7 782 m)和加拉白垒峰(海拔高度7 294 m)形成“马蹄状”弧形大拐弯，以弧形顶点排龙为界，以西的结合带相对较窄，平面宽约2～4 km[7]，总体呈NE向展布；以东的结合带相对较宽，平面一般宽约6～14 km，其中排龙-加热萨段呈NW向展布，加热萨-卡布段呈SN向展布，卡布-希让段呈NE向展布。南迦巴瓦构造结东侧结合带系指排龙-加热萨-希让段(图1)，它呈向东凸出的孤形连续条带，条带中部宽，两端窄，面积约1 080 km2。在排龙-加热萨-卡布段顺江展布，结合带南界距雅鲁藏布江2～14 km，结合带北界距雅鲁藏布江1.5～7 km；在卡布-希让段从雅鲁藏布江右岸通过，结合带南界距雅鲁藏布江2～16 km，结合带北界距雅鲁藏布江1～4.5 km。

2 岩石类型

南迦巴瓦构造结东侧结合带出露地层主要为朗杰学蛇绿混杂岩群(YSZ)，主要以各种构造岩片和岩块组成，岩性和岩相组合复杂。总体上，以石英片岩(sa)和混杂带基质(n)为主，少量外来基底岩片(WNj、WNq)、蛇绿岩片(op)、变玄武岩片(β)、碳酸盐岩块(ca)和超镁铁岩块(Σ)等[8]。东侧结合带出露的地层岩性和作者等人近年来开展的主要实验项目详见表1。

2.1 石英片岩

石英片岩在东侧结合带内出露最为广泛，占东侧结合带的一半以上，呈条带状沿结合带连续分布。该类片岩主要由石英岩、石英片岩、云母石英片岩、阳起石片岩、云母片岩等组成(图2)，总体上以不等厚互层状为主，多具变晶结构和片状构造，糜棱岩化特征明显，呈陡倾角产出，片理发育；岩性顺片理方向连续性较好，但垂直片理方向变化较快；纯的石英岩、石英片岩较少，大多含有3%～8%(面积分数)的二云母，各类片岩中均存在云母富集产出现象(图3)，扎曲、甘登、老虎嘴等段见云母面积分数>36%的云母片岩(图4)。局部可见受片理控制的长大的地形三角面(图5)。

图1 南迦巴瓦构造结东侧结合带空间展布示意图Fig.1 Spatial distribution of the junction zone in the Namjagbarwa structural knot

岩石出露地段主要岩性平面面积/km2磨片鉴定(组)室内物理力学性质实试验(组)石英片岩(sa)扎曲-希让石英岩、石英片岩、云母石英片岩、阳起石片岩、云母片岩等5624136混杂带基质(n)排龙-甘登、加热萨-背崩黑云母石英片岩、黑云母片岩、黑云角闪片岩、绿泥石片岩等3933412外来基底岩片(WNj、WNq)扎曲-甘登、加热萨-卡布长英质片麻岩、条带状片麻岩等4022蛇绿岩片(op)甘登-加热萨、旁辛、背崩超镁铁岩块、基质等3342变玄武岩(β)解放桥-希让玄武岩、辉绿岩退变质形成2212碳酸盐岩块(ca)扎曲、夺嘎、旁辛、背崩石英大理岩、中粗粒大理岩、含石榴子石碳酸盐岩113辉绿岩(βμ)排龙辉长岩、角闪岩、斜长角闪岩等10火山弧岩片(va)夺嘎变玄武岩类8超美铁岩块(Σ)甘登、旁辛、加热萨、背崩变橄榄岩等3

2.2 混杂带基质

除石英片岩外，该地层在东侧结合带内出露最为广泛，占东侧结合带约1/3，总体上呈条带状沿结合带连续分布，主要由黑云母石英片岩、黑云母片岩、黑云角闪片岩、绿泥石片岩等组成[9](图6～图9)，含少量磁铁矿，以不等厚互层状为主，多具变晶结构和片状构造，糜棱岩化特征明显，呈陡倾角产出，片理较发育；岩性顺片理方向连续性较好，但垂直片理方向变化较快。

图2 扎曲段雅鲁藏布江左岸的石英片岩Fig.2 Quartz schist on the left bank of the Yarlung Zangbo River in Zhaqu

图3 加热萨段部分石英片岩中云母富集产出Fig.3 Enrichment of mica in quartz schist in Jiaresa area

图4 老虎嘴段的云母片岩Fig.4 Mica schist from the Laohuzui section

图5 阿尼桥右岸受片理控制的长大的地形三角面Fig.5 Picture showing large triangular terrain controlled by schistosity on the right bank of Arni Bridge

图6 加热萨段强烈揉皱的黑云母片岩Fig.6 Intensely crumpled biotite schist in Jiaresa area

图7 扎曲段雅鲁藏布江左岸的混杂带基质Fig.7 Matrix of ophiolite zone on the left bank of the Yarlung Zangbo River in Zhaqu

图8 加热萨段强烈塑性变形的石英片岩Fig.8 Quartz schist with strong plastic deformation in Jiaresa area

图9 旁辛段雅鲁藏布江左岸的绿片岩Fig.9 Green schist on the left bank of the Yarlung Zangbo River in Pangxin

2.3 外来基底岩片

外来基底岩片为结合带内卷入的岩块[10]，主要来自南迦巴瓦岩群，部分来自念青唐古拉岩群，呈狭长透镜状分布于石英片岩和混杂带基质中，主要由长英质片麻岩、条带状片麻岩和片麻岩进一步变质后的各类片岩等组成(图10、图11)，多具变晶结构和片状构造，呈陡倾角产出，片麻理和片理发育。

图10 扎曲段雅鲁藏布江左岸的条带状片麻岩Fig.10 Banded gneiss on the left bank of the Yarlung Zangbo River in Zhaqu

图11 加热萨段雅鲁藏布江左岸的长英质片麻岩Fig.11 Felsic gneiss on the left bank of the Yarlung Zangbo River in Jiaresa

2.4 蛇绿岩片

蛇绿岩片呈透镜状零星分布于石英片岩和混杂带基质地层边缘，由超镁铁岩块和基质组成(图12)，蚀变较严重，多为灰色滑石菱镁岩，具滑腻感，发育变晶结构和片状构造，白云母含量高，多含磁铁矿等金属矿物，其质地较软，耐高温，含多种对身体有益的矿物，常被用来制作石锅。

图12 旁辛段雅鲁藏布江左岸的滑石菱镁岩Fig.12 Listwanite occurred on the left bank of the Yarlung Zangbo River in Pangxin

2.5 变玄武岩

图13 希让段雅鲁藏布江右岸的变玄武岩Fig.13 Metabasalt occurred on the right bank of the Yarlung Zangbo River in Xirang

变玄武岩主要出露于解放桥—希让河段，呈透镜状分布于石英片岩地层的边缘，由玄武岩、辉绿岩退变质而成；地表岩石多以灰绿色为主(图13)，SiO2平均质量分数较高(49%～51%)，含少量磁铁矿等金属矿物，块状构造，具变晶结构和糜棱面理构造，整体具拉斑玄武岩特征，岩流层特征较明显，呈陡倾角产出。

2.6 碳酸盐岩块

碳酸盐岩块呈透镜状零星分布于混杂带基质边缘，呈陡倾角产出，主要为大理岩和石英大理岩。大理岩以中粗粒结构为主，溶蚀作用总体不强，在夺嘎、宗荣等地见小规模溶洞分布，部分地段大理岩与石榴子石存在共生现象(图14)，马尼翁附近见结构均匀、质地致密、结晶程度极高的汉白玉。

大理岩一般为滨海、浅水相的灰岩变质而来，灰岩一般很脏且含杂质较多，变质过程中可能残留有石英，因此存在石英大理岩。

3 构造特征

雅鲁藏布江结合带形成于新特提斯洋俯冲闭合和印度-亚洲板块碰撞过程中，记录了洋陆俯冲和陆陆碰撞的过程。雅鲁藏布江结合带形成于65～50 Ma B.P.，地质历史时期经历了多期构造活动变形，早期为韧性剪切带，后期在局部地段叠加有小规模脆性断裂。韧性剪切带形成深度15～25 km[11]，宏观呈狭窄带状展布的高应变带，具有“断而未破，错而似连”的特点，其实质是一套糜棱岩系，是塑性变形细粒化，伴随同构造动态或稳态重结晶和构造分异所致[12]，主要特征是岩石细粒化、具有定向构造，表现为眼球状构造、流动构造、条带状构造等，矿物组构轴也多具优选方位，岩石中重结晶程度弱[13]。雅鲁藏布江韧性剪切带的主体是雅鲁藏布江蛇绿混杂带，对结合带两侧岩体都有波及，向两侧渐次韧性剪切变形减弱，表现为密集而宽阔的强应变带向稀疏狭窄的强应变带过渡直至消失。东侧结合带韧性剪切强烈，规模巨大，其最大强应变带是希让以西至汗密一线，表现为眼球状混合岩(图15)。其中作为一级构造单元的老虎嘴韧性剪切带在多雄河老虎嘴一带表现为喜马拉雅地层的眼球状混合岩和雅鲁藏布江地层的石英片岩的突变焊接接触，两侧岩体完整、新鲜，未见错动迹象(图16)。

图15 汗密段眼球状混合岩Fig.15 Augen migmatite occurred in Hanmi

图16 老虎嘴眼球状混合岩与石英片岩焊接接触Fig.16 Welding contact of augen migmatite with quartz schist in Laohuzui

南迦巴瓦构造结东侧结合带早期多期次韧性剪切变形，已经重新变质成岩，后期沿结合带局部叠加的脆性断层形成时间较早，规模小，多沿片理发育，结合带内部未见规模较大的连续断裂，结合带两侧不构成连续完整的脆性断裂边界。总体上，南迦巴瓦构造结东侧结合带作为整体构造带现今总体为一套岩石建造，未见大的断裂构造分布，但岩石韧性剪切和塑性变形特征较明显，各类片岩以突变焊接接触为主(图17、图18)。

图17 加热萨段石英片岩与片麻岩焊接接触Fig.17 Welding contact of quartz schist and gneiss in Jiaresa

4 主要岩石物理力学性质

根据地层分布、岩相组合、变质程度、风化程度、各向异性特征等对南迦巴瓦东侧结合带内主要岩石物理力学性质测试结果进行归类统计(表2)。在现场地质调查研究工作的基础上，根据归类统计结果，东侧结合带内各类岩片和岩块物理力学特性差异大；同类岩片和岩块，受云母、角闪石含量差异和变质、风化、塑性变形程度差异及云母富集等因素影响，岩石物理力学特性差异较大。

图18 加热萨段黑云母片岩与石英片岩焊接接触Fig.18 Welding contact between biotite schist and quartz schist in Jiaresa

石英岩、石英片岩类主要矿物以石英、二云母和方解石为主[14]，烘干密度相对较小，微新岩石平均值为2.65 g/cm3；湿抗压强度高，微新岩石垂向平均值为98.81 MPa。外来基底岩片主要为长英质片麻岩、条带状片麻岩和片麻岩进一步变质后的各类片岩，主要矿物以石英、长石、黑云母为主，含少量角闪石和辉石。黑云斜长角闪片(麻)岩主要矿物以黑云母、斜长石、角闪石和石英为主，其中弱风化的黑云斜长角闪片(麻)岩和长英质片(麻)岩烘干密度为2.86 g/cm3，垂向湿抗压强度平均值为40.33 MPa。绿片岩主要矿物以绿泥石、石英、长石为主，其次为云母、角闪石，并含少量金属矿物，烘干密度相对较大，弱风化岩石的平均值为2.95 g/cm3；湿抗压强度较低，弱风化岩石的垂向平均值为28.8 MPa。变玄武岩主要矿物以斜长石、辉石为主，湿抗压强度较高，弱风化岩石的垂向平均值为61.4 MPa。滑石菱镁岩主要矿物以白云母、辉石为主，其次为石英和滑石，并含磁铁矿等金属矿物，烘干密度较大，微新岩石的平均值为2.93 g/cm3；湿抗压强度较低，微新岩石的平均值为22.8 MPa。云母片岩主要矿物以二云母为主，含少量透闪石，具磷片状构造，饱和吸水率高达2.33%。

表2 南迦巴瓦构造结东侧结合带部分岩石物理力学性质Table 2 Experimental results of physical and mechanical properties of rocks for the east side of junction zone in the Namjagbarwa structural knot

5 结 语

由于印度板块的不断楔入，尤其是陆陆碰撞发生后，彻底改变了作为被动陆缘的南迦巴瓦地区雅鲁藏布江结合带的应力环境，主要表现为从原有的稳定弱变形环境转为强烈压性应力环境。

南迦巴瓦构造结东侧结合带呈向东凸出的孤形条带展布，不同部位在成岩、变质和构造演化过程中所受温度、压力、应力等差异大，即使是同一套地层、同一类岩片，因所处部位不同，其层厚、变质程度、物理力学特性和构造特征均存在明显差异，岩石绿泥石化(200～300℃)、绿帘石化(400～500℃)和角闪岩相(500～700℃)等变质相特征差异较大[15-16]。

南迦巴瓦构造结东侧结合带主要以石英片岩和混杂带基质为主，岩石类型多，矿物成分和含量差异大，普遍发生变质，变质作用复杂，变质程度差异大[17]，片理和片麻理发育，岩石各向异性特征明显，抗风化能力差异明显；各类片岩和岩块物理力学特性差异大，同类岩片和岩块，受云母、角闪石含量差异和变质、风化、塑性变形程度差异及云母富集等因素影响，岩石物理力学特性差异较大。总体上，石英岩、石英片岩、云母石英片岩、变玄武岩、辉绿岩以坚硬岩为主，黑云斜长角闪片(麻)岩、长英质片(麻)岩和外来基底岩片以中硬岩-坚硬岩为主，大理岩、石英大理岩和绿片岩以中硬岩为主，滑石菱镁岩以较软岩为主，云母片岩以极软岩为主。

总体上，可以把整个雅鲁藏布江结合带作为一个大的韧性剪切带来考虑[18]，南迦巴瓦构造结东侧结合带内部和两侧边界均未见大的脆性断裂分布，岩层韧性剪切和塑性变形特征较明显，各类岩片以突变焊接接触为主。

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