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喜马拉雅东构造结是地球上构造活动最强烈、岩石隆升和剥露速率最快(高达10 mm/yr)的地区之一,而且雅鲁藏布江在这里发生了急剧的转折(图1)。一般认为东构造结的快速剥露是由印度大陆东北拐角向北挤入欧亚板块的构造作用直接造成的。然而,无论是雅鲁藏布江-布拉马普特拉河的贯通时间,还是东构造结快速剥露的开始时间都存在争议。而位于东北印度洋的孟加拉-尼科巴深海扇体系作为雅鲁藏布江-布拉马普特拉河的最终沉积区,是了解喜马拉雅东段水系演化和隆升剥露历史的重要窗口。
研究人员通过对国际大洋发现计划(IODP)362航次在尼科巴扇U1480和U1481站位钻取的早中新世(~19Ma)以来的沉积物的研究发现:(1)尼科巴扇沉积物Sr-Nd同位素组成揭示尼科巴扇沉积物主要来自喜马拉雅东段,恒河来源较少;(2)尼科巴扇下部沉积物的地球化学和Sr-Nd同位素特征揭示雅鲁藏布江-布拉马普特拉河最晚在早中新世(~19 Ma)就已贯通。
本研究结果支持喜马拉雅东构造结的两阶段快速剥露模式。大约9.2 Ma尼科巴扇沉积速率快速增加,对应的地球化学和同位素组成在此时也发生了急剧变化,对应于东构造结及其周边区域快速剥露的开始。大约3.50~1.70 Ma,尼科巴扇沉积物具有低εNd值和高87Sr/86Sr比值,同时沉积速率达到顶峰,对应于自~3.5 Ma年起东构造结核部(南迦巴瓦地体)的快速剥露。
图1 东北印度洋及邻区地图,显示孟加拉-尼科巴深海扇体系的范围以及喜马拉雅造山带、青藏高原东南缘和印缅造山带的主要构造地层单元
研究结果揭示喜马拉雅东构造结快速剥露的启动晚于雅鲁藏布江-布拉马普特拉河的贯通至少10 Ma。因此,东构造结快速剥露的启动并不是由布拉马普特拉河对雅鲁藏布江的袭夺造成的,而是由构造抬升直接导致的。该项研究对于限定喜马拉雅山脉的隆升剥蚀及雅鲁藏布江的形成演化,进而深入理解大陆造山带浅表地质过程具有重要意义。
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https://doi.org/10.1016/j.epsl.2020.116472