项目名称：青藏高原腹地何时隆起？验证印度-亚洲碰撞前古高原的存在
项目批准号：41761130076
资助类型：国际(地区)合作与交流项目
亚类说明：组织间合作研究
附注说明：NSFC-RS(中英人才基金)
执行年限：2017.03 - 2020.02
本项目连续三年开展野外考察、出国访问以及相应的室内工作，使用野外填图、地层学、沉积学、低温热年代学等多种方法，系统地对青藏腹地羌塘盆地以及班怒带侏罗-白垩纪地层进行了综合研究。修订了南北羌塘盆地的地层格架，详细查明了包括沙木罗组、雀莫错组、布曲组、夏里组、索瓦组、雪山组的各个地层单元的沉积环境、沉积时代和物质来源，并探讨了盆地沉积演化及其与区域构造和全球海平面的关系。通过对尼玛盆地白垩纪-新生代红层和班怒带三叠纪-侏罗纪木嘎岗日群的低温热年代学工作，初步探讨了青藏高原中部的隆升变形过程。依托本项目，两名研究生赴英国开展国际交流学习（3 人次，共计13 个月）。此外，通过开展三次短期课程培训班，系统地向全国的研究生和青年学者介绍了碎屑物源分析和低温热年代学的理论基础、研究方法、存在问题和研究实例等。
研究区位于青藏高原腹地，研究对象分别为北羌塘侏罗纪地层（雀莫错组、布曲组、夏里组、索瓦组、雪山组）、南羌塘沙木罗组、班怒带木嘎岗日群以及白垩纪-古近纪尼玛盆地。
1、地层格架厘定
野外调查过程中发现，北羌塘盆地侏罗系雀莫错组、布曲组、夏里组、索瓦组、雪山组之间为整合接触关系，沉积环境连续过渡。沿着南羌塘南缘分布的沙木罗组与木嘎岗日群曾被认为是角度不整合接触关系（邓金火等，2017），然而，我们的野外调查发现，在纳江错地区，沙木罗组向南逆冲到木嘎岗日群之上，两者皆为断层接触。
2、地质年代学研究
在北羌塘盆地雁石坪地区，雀莫错组、夏里组、雪山组中得到的最年轻的碎屑锆石分别为183 Ma、174 Ma、164 Ma，结合前人生物地层学、磁性地层学的工作，表明北羌塘盆地侏罗纪地层时代为中晚侏罗世（中侏罗世Bajocian 至晚侏罗世Tithonian 期）。在南羌塘盆地，~151 Ma 的斑状花岗岩侵入到沙木罗组中，可知地层的沉积时代不晚于151 Ma，结合在地层中发现的大量的Oxfordian- Kimmeridgian 期（164-152 Ma）的珊瑚和有孔虫化石，据此认为沙木罗组的沉积时代为Oxfordian-Kimmeridgian 期。
3、确定相关地层的沉积环境
基于碳酸盐颗粒组成、化石含量、结构和沉积构造等，将雀莫错组、布曲组、夏里组和索瓦组、沙木罗组划分为21 种岩相类型，7 种沉积环境，沙木罗以碳酸盐台地为主，包括LF4，LF8，LF10，LF13，LF14，LF16，LF20，LF21 等岩相类型；雀莫错组主要为河流相以及潮坪环境，包括LF1，LF2，LF3 等岩相类型；布曲组主要为潮坪、滩、泻湖和中缓坡环境，包括LF3，LF10，LF11，LF12，LF13，LF14，LF18；夏里组主要为潮坪环境，包括LF3，LF6，LF7，LF8；索瓦组主要为潮坪、滩、中缓坡等环境，包括LF3~LF6，LF8~LF9，LF13~LF19。
4、物源分析
北羌塘盆地雁石坪-那底岗日地区侏罗系
砂岩岩石学和碎屑锆石年代学表明雁石坪地区雀莫错组、夏里组、雪山组的物源类似，大量的火山岩岩屑（80%以上）源于前侏罗系的火山弧或者火山质岩屑砂岩的再旋回。前侏罗系碎屑锆石的年龄峰250~300 Ma，400~500 Ma，~1800 Ma，2500 Ma 与可可西里-松潘甘孜地体以及昆仑弧有很好的对比性（Ding et al., 2013; Cheng et a., 2016），而中羌塘由于普遍具有显著的500~1000 Ma 和200~230 的年龄峰被排除在外。此外，在雁石坪砂岩中发现的侏罗系的碎屑锆石与可可西里地体存在的152~194 Ma 的锆石年龄有较好对比性（Ding et al., 2013），结合前人报道的古水流证据，雁石坪地区侏罗系砂岩的物源区来自北边，与可可西里-松潘甘孜地体及昆仑弧有关。
那底岗日地区雀莫错组的粗碎屑岩具有大量的火山岩岩屑，并且具有201~231 Ma 的锆石年龄单峰，该年龄峰值与区域上广泛存在的晚三叠世那底岗日火山岩的锆石年龄类似（Zhai et al., 2011；Fu et al., 2010）。夏里组与对应的南羌塘色哇组碎屑锆石具有相似的年龄峰，都来自羌塘内部。因此那底岗日地区侏罗系碎屑岩的物源区为羌塘内部。
南羌塘盆地沙木罗组
沙木罗组的砂岩主要为岩屑砂岩，岩屑组合以火山岩、变质岩和少量再旋回的沉积岩岩屑为主。碎屑锆石年龄峰显示其与羌塘前侏罗系的砂岩有很好的相似性，且最年轻的碎屑锆石年龄为晚三叠世，远远老于其沉积时代，因此沙木罗组的物源来自羌塘内部前侏罗纪岩石的再旋回。
北尼玛盆地
通过对北尼玛盆地晚白垩世（3MK）和古近纪陆相红层（6MK）中的花岗岩砾石获得的锆石U-Pb 年代数据发现，其与虾别花岗岩具有相似的结晶年龄，均为120 Ma 左右。因此我们认为虾别花岗岩体在白垩纪-古近纪间已经成为剥蚀区并为北尼玛盆地提供碎屑物质，这与前人对于尼玛盆地碎屑组成和古水流数据获得的结论是一致的（DeCelles et al., 2007）。
5、剥露历史
北尼玛地区的剥露历史
磷灰石裂变径迹（AFT）和磷灰石U-Th/He（AHe）的热历史反演结果表明，虾别花岗岩自90~80 Ma 间发生快速冷却事件（样品N5，冷却速率0.2 mm/yr），北尼玛盆地晚白垩世（剖面3MK，样品N1-C1~N1-C6）花岗岩砾石的热历史显示50-40 Ma 的快速冷却（冷却速率0.27 mm/yr），且剖面3MK 的AHe 和AFT 年龄小于沉积时代，因此我们认为剖面3MK 中记录的低温热历史代表了盆地重置后的信息，即剖面3MK 红层在50-40 Ma 发生快速剥露事件。相反，渐新世红层中花岗岩砾石（6MK，样品N4-C1）的热年代学数据同样显示50-40 Ma 的快速冷却，但由于其快速冷却时代老于地层的沉积时代，因此代表了物源区的冷却历史。
班怒带木嘎岗日群混杂岩的剥露历史
木嘎岗日群砂岩中得到的磷灰石裂变径迹（AFT）年龄较其沉积时代（晚三叠世-中侏罗世，Li et al., 2017; Zeng et al., 2017）年轻，且大部分样品尚未通过卡方检验，具有多峰的特征，因此这些AFT 年龄很可能发生了热重置或部分重置。78~95 Ma, 146~205 Ma 两个主要的峰值被识别出来，其中晚侏罗世-晚三叠世（146~205Ma）的AFT 年龄代表了物源区的冷却事件，而晚白垩世（78~95 Ma）的年龄则记录了班怒带在晚白垩世发生的快速剥露事件。
6、开展三次碎屑物源和低温热年代学短期课程。
