西藏南部埋藏峡谷揭示出构造对雅鲁藏布江大峡谷的控制作用.docxVIP

西藏南部埋藏峡谷揭示出构造对雅鲁藏布江大峡谷的控制作用 西藏南部埋藏峡谷揭示出构造对雅鲁藏布江大峡谷的控制作用 西藏南部埋藏峡谷揭示出构造对雅鲁藏布江大峡谷的控制作用 Ping Wang1, Dirk Scherler*2, Jing Liu-Zeng1, Jürgen Mey3, Jean-Philippe Avouac2, Yunda Zhang4 and Dingguo Shi4. 1State Key Laboratory of Earthquake Dynamics, Institute of Geology, China Earthquake Administration, Beijing 100029, P. R. China. 2Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91125, USA. Institute of Earth and Environmental Sciences, University Potsdam, 14476 Potsdam, Germany. Chengdu Engineering Corporation, Chengdu 610072, P. R. China. 34 摘要: 喜马拉雅山被数条地球上最深、最显著的峡谷所切割。探讨河流下切和岩石隆起之间相互作用的关系对理解该地区构造变形具有重要意义。本文报道关于目前在喜马拉雅东端埋藏在500米沉积层之下的雅鲁藏布江大峡谷的发现。对原来河谷充填底部沉积的重建表明，雅鲁藏布江峡谷从2-2.5Ma前开始变陡是由于岩石加速隆升的结果。因此，在峡谷内的高侵蚀速率是岩石快速抬升的直接结果。 一句话总结：埋藏的峡谷揭示雅鲁藏布江峡谷坡度变陡是由于东喜马拉雅构造结自~ 2.5 Myr岩石加速隆 升的结果。 山脉的地貌演化是构造和侵蚀的共同作用的结果（1-3），控制了河流和大气环流系统（4-6）。虽然构造与侵蚀有着相反的作用效果，但可能存在相互耦合的反馈作用（7,8）。喜马拉雅的两端构造结地区是典型例子，两条流经西藏最大的河流——印度河和雅鲁藏布江，在年轻的变质地块中切出深峡谷（图1A；11-17）。有学者提出构造动脉瘤模型，认为在这些峡谷中快速下切使地壳受到热弱化，现在抬升和侵蚀之间的仍然有正反馈（9,10）；但它如何以及何时发生，仍然不清楚。 在整个喜马拉雅存在深切的峡谷，总是与快速岩石隆起和下切区的陡峭河流坡度相一致（18-20）。在喜马拉雅，或可能在地球上，最壮观和最具代表性的峡谷是雅鲁藏布江大峡谷，那里的雅鲁藏布江海拔高度下降2公里，在穿过宽~50公里的东喜马拉雅构造结，侵蚀率异常地高（图2B）。雅鲁藏布江从西藏高原流出越过其东边缘时，河道陡峭、扭曲，被认为是在最近地质时期被向上游溯源侵蚀的布拉马普特拉河所袭夺的证据，袭夺位置是藏布江过去与帕隆藏布、易贡藏布汇合的地方，这2条江可能曾与更东部的河流相连（5,6,9,18）。然而，喜马拉雅前陆盆地沉积物源研究认为，中新世中期之前雅鲁藏布江与布拉马普特拉河就已经是连接在一起了（21-23），有力地表明了峡谷的稳定性。最近有人发现在堵塞河流的冰坝后方的峡谷上游存在大量湖泊沉积，因而提出第四纪冰川坝作用曾阻碍了布拉马普特拉河侵蚀向上游西藏高原内部的扩展（24），可能有助于引发岩石快速隆起（25）。 在进入峡谷之前，藏布江有300 Km长度流过宽阔的冲积平原，然后与来自北部的尼洋曲汇合，汇合前藏布江逐渐变宽（图2 A）。在坝的上游有河流汇入中地震动力地学质 国研家究重所点 实验室国地震局 的湖泊，常见到这样的朝下游方向变宽现象。在汇合点与藏布江峡谷之间，冲积平原再次变窄。最近在雅鲁藏布江钻探的5个钻孔（图1C）证实存在很厚的沉积充填，每个钻孔都靠近河谷中心，穿过不同厚度的未固结沉积到达基岩，在上游最远的1号钻孔，基岩深度约70 m，上游距与尼洋曲汇合点80 Km处的3号孔基岩深度最大为567 m，在河谷狭窄部分分别距离峡谷40 Km和20 km的4、5号钻孔，基岩深度分别为510 m和230 m。 河谷两边的山坡较陡，平均坡度~ 30o，与峡谷下游山坡相似，属于稳定的临界坡度（14）。将雅鲁藏布江和尼洋河汇合点山坡投影到地下，得到估计的基岩深度~1000 m（图2A），那里河底最宽。假定河谷充填以下的山坡与河谷充填以上的山坡相似，我们用人工神经网络方法（26）重建了到基岩的估计深度的连续图（图1C和图2A），估计的深度与钻孔岩芯观察结果很接近，