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米拉山断裂作为沙漠勒-米拉山-洛巴堆断裂(SMLF)东段,是冈底斯构造-岩浆带内隆格尔-工布江达断隆带与冈底斯陆缘火山-岩浆弧带的边界断裂,是中生代隆起的前缘推覆断裂。前人对其做过一定的工作,主要是近年来完成的1:25万区域地质填图工作,对米拉山断裂进行了一定的研究,但因为各种原因,研究工作不够深入,对断裂的性质、形成机制缺乏足够的探讨。本文通过野外实地观察、结合前人的研究,查明了米拉山断裂空间展布特征,对断裂结构、构造变形、运动学特征及两侧的差异隆升进行了详细的研究分析,并结合区域构造演化,对断裂的多期活动进行了探讨。主要有以下认识:
(1)对断裂结构及构造变形特征分析认为,米拉山断裂早期受到南北向力的作用,牵引构造运动学特征指示断裂为由北向南的低角度逆冲,具有强烈的逆冲推覆作用。在逆冲推覆断裂作用下,北侧石炭-二叠纪松多岩组、中-上二叠统洛巴堆组、上三叠统麦龙岗组、甲拉浦组及古近纪地层逆冲推覆到南侧中生代-古近纪地层之上,同时发育牵引褶皱、紧闭同斜褶皱、同斜倒转褶皱、叠瓦状逆冲断层、次级小褶皱、小断层及飞来峰等构造。该期活动为断裂的主期活动,之后米拉山断裂为张裂脆性断层,并具有右行走滑特征。总体来看,米拉山断裂是一多期活动的断裂。
(2)物性差异对构造变形特征起到影响和控制作用。米拉山断裂各段的构造变形强度不同,其中以哈母-达玛冈段断裂显示的变形最强,逆冲角度最低,这与该段断裂上盘构成逆冲岩席的主体岩石为麦隆岗组(Tam)中-薄层灰岩、砂质板岩及粉砂岩,岩石能干性低有关。在同应力条件下能干性差的岩石易发生变形,内部褶皱构造易发育,在相同的地层缩短情况下,推覆幅度相对要小,这也可能是哈母-达玛冈段断裂形成向北凸出的弧形的原因。
(3)应用飞来峰来大致推算断裂逆冲推覆的距离。断裂南盘见有由三叠系麦龙岗组灰岩组成的飞来峰,与断裂北盘的麦龙岗组灰岩应属同一地质体,根据1:20万拉萨幅区域地质资料,两者相距约15-25km,说明逆冲推覆构造的水平推覆滑移距离>15-25km。
(4)关于米拉山断裂的活动时代。通过对米拉山断裂与地层、岩体、及其他断裂之间的相互切割关系分析认为,米拉山断裂主期逆冲推覆构造活动时代应为始新世帕那组火山岩形成之后,区域性剥蚀夷平和羊八井-当雄盆地伸展裂陷形成之前,即始新世晚期-中新世早期,这也应该是断裂最终构造就位时间。前人研究冈底斯构造-岩浆带典型岩体得出15.8-28Ma之间即渐新世晚期-中新世早期该地区发生过岩体的快速冷却事件,这与渐新世-中新世早期区域逆冲推覆构造运动呈良好对应关系。
(5)本文采用磷灰石裂变径迹年龄方法,对米拉山断裂两侧的岩体剥露情况进行研究。得到的裂变径迹年龄大多反映岩体隆升剥露的信息。其中,米拉山断裂附近下盘位置的样品FT6因受到米拉山断裂活动的影响显示出异常年龄,其裂变径迹年龄22.9Ma可能指示米拉山断裂逆冲推覆活动已经完成构造就位、正断层活动开始的时间。
通过对比两侧FT年龄反映的岩体剥露与隆升速率,发现始新世末至渐新世早期,米拉山断裂南北两侧的隆升存在着差异,北侧隆升要比南侧稍快。断裂北侧36.3~34.6Ma之间的剥露速率为0.075mm/a,断裂南侧37.7~34.SMa之间的剥露速率为0.043mm/a,相对比值为1.75。这种差异隆升,可能是米拉山断裂在始新世末至渐新世早期的由北向南的逆冲推覆活动造成的。之后,断裂两侧的剥露速率逐渐接近,断裂南侧29.5~26.4Ma间剥露速率0.032mm/a,北侧31.7~26.4Ma间为0.027mm/a,这可能反映了米拉山逆冲推覆断裂活动在逐渐减弱,至22.9Ma左右断裂到达现在位置,完成构造就位,逆冲推覆活动停止,构造作用由挤压缩短开始向伸展走滑转化。
中新世中期之后,米拉山断裂两侧岩体隆升明显加快,并呈现南快北慢特征,南侧15.4Ma以来平均隆升速率为0.4.59 mm/a,北侧17.6Ma以来平均隆升速率0.362 mm/a。南快北慢的差异隆升反映南盘相对北盘的上升,即米拉山断裂发生相对正断层活动,这可能指示该地区岩石圈结构发生了变化,区域构造应力发生了改变,构造作用由南北向挤压转变为南北向拉张。
(6)综合分析得出,米拉山断裂是一个长期活动的断裂。结合区域构造特征与演化对断裂的活动历史进行探讨。晚二叠世前后,古特提斯洋可能沿米拉山断裂位置闭合,这为后期米拉山断裂逆冲推覆运动提供构造基础;中侏罗世时,米拉山断裂开始活动,为逆冲断层,并控制断裂南侧弧间盆地中生代的地层沉积;始新世-中新世早期,米拉山断裂为洛巴堆-米拉山逆冲推覆构造系统的主干逆冲断层,并最终构造就位;约自中新世中期开始,在构造作用由挤压缩短向伸展走滑转化的区域性大背景下,米拉山断裂表现为张性断裂并具有右行走滑特征。