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在印度和亚洲板块碰撞之后,新生代早期南向扩展的逆冲断层开始活动并形成了喜马拉雅造山带现今的格局。在造山阶段,大印度北缘的沉积物在被改造、再循环和变质之后发生剥蚀,并沿南向扩展的逆冲断层进行搬运。在喜马拉雅造山带的前陆盆地地区,印度-亚洲碰撞之前的沉积物主要来自盆地以南,而碰撞发生后物源区以北部地区为主。 本文对喜马拉雅前陆盆地北部和南部的沉积物物源进行研究,分析了物源变化的过程,并由此限定印度-亚洲碰撞的可能时间。本文数据包括尼泊尔喜马拉雅地区五条剖面上碎屑沉积物的岩相学、碎屑锆石定年和Lu-Hf同位素分析以及和微量元素分析,并以此来识别前陆盆地的可能物源区。 上白垩统到古新统的Amile组[对应巴基斯坦Patala组和印度的Subathu组]的碎屑锆石年龄都不晚于中元古代早期,其εHf(t)在-10到+10之间变动,而微量元素数据显示沉积物主要来自被动陆缘。这些结果表明晚白垩世到古新世的沉积物主要来自印度大陆,亚洲来源沉积物的缺失表明印度和亚洲之间的碰撞不早于古新世。始新统的Bhainskati组和中新统的Dumri组碎屑锆石年龄为中生代到元古代,且主要集中在元古代晚期到古生代早期,εHf(t)值分布在-40到+20,而微量元素结果具有活动陆缘特征。始新统Bhainskati组为海相沉积,经历了从早期隆后地区到晚期前隆地区的转变,之间为10-20Ma的区域不整合。Bhainskati组上覆Dumri组的河流相沉积,主要岩性为粗粒砂岩,代表了盆地内最早期的河流相沉积。Dumri组的沉积物全部来自隆起的喜马拉雅地区,证据包括岩相分析所显示的再循环造山带物源以及中生代到太古代的碎屑锆石。主中央冲断层(MCT)在23—20Ma开始活动,其上盘和下盘经历了强烈的剥蚀,剥蚀出的碎屑物质沉积在早新近纪的前陆盆地中。 Siwalik是喜马拉雅最年轻的造山带。Siwalik群的河流相沉积形成于中中新世到早更新世,发育向上颗粒变粗的层序,其中在底部为杂色泥岩夹细粒砂岩,中部为粗粒砂岩,上部为细砾岩和巨砾岩。碎屑沉积物三元图解显示再循环造山带,表明物源区为北部的岩石构造单元,如特提斯喜马拉雅带、高喜马拉雅带和小喜马拉雅带。碎屑锆石年代学表明主要峰值年龄小于1000Ma,少量老于1000Ma。这一年龄谱图与特提斯喜马拉雅带和小喜马拉雅带上部的碎屑物质类似,但是小喜马拉雅带下部的碎屑特征没有观察到,这表明尼泊尔喜马拉雅新近纪前陆盆地的沉积物主要来自特提斯喜马拉雅带和小喜马拉雅带上部,小部分来自高喜马拉雅带和小喜马拉雅带下部。但是,在距今10Ma时,Siwalik群中来自小喜马拉雅带的沉积物增加。因此,尼泊尔喜马拉雅的Siwalik群的物源是一种混合物源,这和喜马拉雅西北部地区的情况相似。