Timing of E-W Extension Deformation in North Himalaya: Evidences from Ar-Ar Age in the Cuonadong Dome, South Tibet
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摘要: 特提斯喜马拉雅带以广泛发育近E-W向和近S-N向断裂以及北喜马拉雅片麻岩穹隆带为典型特征.藏南错那洞穹隆位于特提斯喜马拉带的东部，是近两年新发现并厘定的穹隆构造.该穹隆从外向内主要由3部分组成：上部单元（盖层）、中部单元（滑脱系）和下部单元（核部），其中滑脱系主要由一套强烈变形的片岩、伟晶岩、花岗岩、大理岩和矽卡岩组成，片岩包括含石榴石云母片岩、含石榴石十字石云母片岩、含蓝晶石石榴石十字石片岩、含矽线石蓝晶石石榴石片岩和云母石英片岩.野外构造变形特征表明滑脱系为一条强烈变形的韧性剪切带，发育大量的鞘褶皱、"Z"形揉褶皱和眼球状构造、石榴石的旋转碎斑、S-C组构和压力影构造.错那洞穹隆记录了4期构造变形：第1期由北向南的逆冲挤压构造、第2期由南向北的韧性伸展构造、第3期近E-W向的韧性伸展构造变形和第4期成穹后的脆性垮塌构造.通过对滑脱系中含石榴石云母片岩的白云母进行Ar-Ar同位素测年，获得坪年龄为14.0±0.2 Ma，等时线年龄为13.7±0.5 Ma，二者基本一致，同时微观构造特征显示石英呈亚颗粒旋转重结晶（SGR），其韧性变形的温度为450~550℃，该变形温度高于白云母的封闭温度.因此，白云母Ar-Ar坪年龄（14.0±0.2 Ma）代表错那洞穹隆近E-W向伸展变形的时间，也即近S-N向桑日-错那裂谷的活动时间.结合构造变形和年代学特征，认为错那洞穹隆是STDS向北伸展拆离的主导机制叠加后期近E-W向韧性伸展活动的结果.Abstract: The Tethys Himalaya is characterized by the S-N trending and E-W trending structures, and the North Himalaya gneiss domes (NHGD).The Cuonadong dome, located at the eastern part of the North Himalaya, is a recently newly identified dome.The Cuonadong dome is divided into three units from outer to inner:the upper unit (the cover rocks), middle unit (the detachment layer) and lower unit (the core).The middle unit mainly consists of a series of strong deformation schist, pegmatite, granite, marble, and skarn.The main schist types include garnet mica schist, garnet staurolite schist, kyanite garnet staurolite schist, sillimanite kyanite garnet schist, and mica quartz schist.This unit is characterized by a ductile shear zone including the sheath fold, augen structure, rotating porphyroclast, S-C structure, and pressure shadow structure.The Cuonadong dome preserves evidences for four major deformational events:N-S thrust (D1), early approximately S-N extensional deformation (D2), approximately E-W extensional deformation (D3), and collapse structural deformation (D4).Ar-Ar dating of muscovite from the mylonitic schist in the Cuonadong dome yielded Ar-Ar plateau age of 14.0±0.2 Ma and inverse isochron age of 13.7±0.5 Ma, meanwhile the presence of subgrain rotation recrystallization (SGR) in quartz shows that the schist was deformed under high deformation temperature (450~550℃), which is clearly higher than the closure temperature of muscovite.Therefore, we suggest that the Ar-Ar plateau age of 14.0±0.2 Ma represents the age of the E-W extensional deformation in the Cuonadong dome, also the age of the S-N trending Sangri-Cuona rift.Combined with the structural deformation and thermochronology, we suggest that the formation of the Cuonadong dome resulted from both the earlier S-N and later E-W extensional deformations, especially the S-N extensional deformation, i.e.the STDS.
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Key words:
- Ar-Ar age /
- extension deformation /
- Cuonadong dome /
- North Himalaya /
- geochemistry /
- geochronology
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特提斯喜马拉雅带，位于藏南拆离系(STDS)和雅鲁藏布江缝合带(ITSZ)之间，主要是一套三叠纪－白垩纪沉积岩系，岩性包括砂岩、粉砂岩、泥页岩、低级变质的板岩与千枚岩，带内以发育近E-W向北喜马拉雅片麻岩穹隆带(NHGD)、多条近E-W向和近S-N向断裂以及受其控制的多金属矿床为典型特征(Burg and Chen, 1984; Nelson et al., 1996; Lee et al., 2004, 2011; 梁维等, 2015; Sun et al., 2016; Fu et al., 2017; 李光明等, 2017).前人对该区域做了大量研究，主要集中在近E-W向断裂(如STDS)的形成时间和机制(la Roche et al., 2016; 孟元库等，2016；Schultz et al., 2017)、近S-N向断裂的形成时间和机制(Harrison et al., 1995; Hintersberger et al., 2010; Lee et al., 2011; Mitsuishi et al., 2012)、北喜马拉雅带淡色花岗岩的形成时间和岩浆起源(Zhang et al., 2004; Aoya et al., 2005; Larson et al., 2010; 高利娥等, 2013; 王晓先等，2016；Liu et al., 2017; 吴福元等, 2017)、NHGD的形成机制((Langille et al., 2010; Wagner et al., 2010; 张进江等, 2011; Zhang et al., 2012; Jessup et al., 2016)等方面.目前学者们对于这些关键问题存在不同的认识，如STDS的活动时间范围在35~13 Ma；南北向裂谷(NSTR)的活动时间范围在19~8 Ma；NHGD的形成机制，包括拆离断层－变质核杂岩模式、底辟、逆冲(断坡)、双冲构造和管道流模式(Channel Flow)；NSTR的形成机制，包括侧向挤出模式(Valli et al., 2007)、弧形弯曲模式(Schill et al., 2002)、放射状扩散模式(Copley et al., 2011)和斜向汇聚模式(Styron et al., 2011).错那洞穹隆位于NHGD东部，是近两年新发现并厘定的穹隆构造(Fu et al., 2017; 李光明等, 2017)，处于近E-W向断裂和近S-N向断裂的构造交汇处，良好的大地构造位置为解析北喜马拉雅构造演化提供了一个天然的实验室.因此，本文通过对错那洞穹隆北部滑脱系中含石榴石云母片岩进行白云母Ar-Ar同位素测年，结合显微构造变形研究，初步限定错那洞穹隆晚期近E-W向韧性剪切构造的活动时间，并讨论了S-N向裂谷的活动时间和形成机制，初步探讨了错那洞穹隆的形成机制，从而为进一步解析错那洞穹隆和北喜马拉雅带的构造演化提供证据.
1. 区域地质背景
喜马拉雅造山带由北向南由4个构造地层单元组成：特提斯喜马拉雅(THS)、高喜马拉雅(GHS)、低喜马拉雅(LHS)和次喜马拉雅(SHS)，其构造边界依次为雅鲁藏布江缝合带(ITSZ)、藏南拆离系(STDS)、主中央逆冲断裂(MCT)、主边界逆冲断裂(MBT)和主前锋逆冲断裂(MFT)(Burg and Chen, 1984; Langille et al., 2010; Lee et al., 2011) (图 1a).自新生代以来，以近E-W走向的STDS为界，造山带内划分为南北两侧，且均经历了以挤压和伸展为主的构造变形作用，二者彼此重叠，相互交错.南侧主体是南喜马拉雅逆冲推覆系，包括MCT、MBT和MFT；北侧(即北喜马拉雅带)以发育各种形式的伸展构造为特征，如南北向裂谷(NSTR)、STDS和北喜马拉雅片麻岩穹窿带(NHGD)等，其中近S-N向裂谷是北喜马拉雅带伸展构造体系中的典型代表，并按照一定间隔排列，自东向西发育如桑日－错那裂谷、亚东－谷露裂谷、申扎－定结裂谷、尼玛－定日裂谷和隆格尔裂谷等(图 1).这些裂谷的形成受近E-W向地壳拉张作用控制.近S-N向裂谷分布于青藏高原的大部分构造单元，以北喜马拉雅和拉萨地块最为发育，并切割几乎所有的近E-W向挤压构造，同时又受到这些E-W向断裂带后期活动的牵引.S-N向裂谷的走向大约为10°，边界断裂的断距一般为2~4 km，出露于地表的断层倾角为60°~70°，裂谷的宽度为10~20 km.
图 1 北喜马拉雅构造格架及其矿产分布图a为喜马拉雅造山带中南部局域构造简图及北喜马拉雅片麻岩穹隆带(NHGD)分布，据Lee et al.(2004)修改；GHS.高喜马拉雅，LHS.低喜马拉雅，MBT.主边界逆冲断裂，MCT.主中央逆冲断裂，STDS.藏南拆离系，GKT.吉隆-康马逆冲断裂.图b为北喜马拉雅东段构造格架及其矿产分布，据Sun et al.(2016)修改Fig. 1. Tectonic framework and deposits in North Himalaya北喜马拉雅片麻岩穹隆带(NHGD)属于特提斯喜马拉雅带的一部分，整体呈E-W向展布于雅鲁藏布江缝合带(ITSZ)和藏南拆离系(STDS)中间，自东向西由一系列断续出露的穹隆体组成，包括雅拉香波、错那洞、然巴、康马、麻布迦、拉轨岗日、定日和马拉山等.北喜马拉雅片麻岩穹隆带由变沉积岩、片麻岩和花岗岩组成的核部及低级变质或未变质沉积岩组成的上部单元构成(Burg and Chen, 1984; Lee et al., 2004; Aoya et al., 2005).穹隆带内较好地保存了南北向挤压变形及随后垂向减薄和水平拉伸变形、中等温压变质作用和淡色花岗岩侵入的构造痕迹.NHGD沿着走向呈现出北喜马拉雅背斜构造，带内的穹隆体均位于北倾的吉隆－康马逆冲断裂(GKT)上盘(图 1a).NHGD主要发育D1和D2两期构造变形，其中D1以由北向南的逆冲挤压引起褶皱和增厚为特征，D2变形主要以由南向北伸展减薄为特征(Lee et al., 2004; Wagner et al., 2010).
错那洞穹隆地处NHGD的东部边缘，距雅拉香波穹隆正南约40 km、藏南拆离系正北约20 km，是笔者首次发现并厘定的新穹隆构造体(图 1b).一方面，错那洞穹隆位于近E-W向的绒布－古堆逆冲断裂和洛扎逆冲断裂之间，其中洛扎逆冲断裂是吉隆－康马逆冲断裂(GKT)向东延伸的一部分；另一方面，该穹隆位于近S-N向的桑日－错那裂谷，该裂谷以发育近S-N向的地堑(如串珠状分布的拿日雍措湖、羊湖、错那湖等)、大量呈S-N向和N-E向展布的高角度正断层以及受其控制的多个矿床为特征(梁维等, 2015)(图 2).
2. 错那洞穹隆的地质特征
2.1 岩石－构造单元组成
错那洞穹隆由外向内被上、下2条拆离断层划分为3部分，依次是上部单元(又称盖层)、中部单元(滑脱系)和下部单元(核部)(图 3a).上部单元主要为侏罗纪日当组，岩性主要为含石榴石堇青石粉砂质板岩、含堇青石硬绿泥石粉砂质板岩、含红柱石粉砂质板岩和泥质粉砂质板岩，特征变质矿物主要为红柱石(图 3b)、堇青石(图 3c)和石榴石，总体为一套半深海斜坡相复理石建造.岩层受区域变质作用，普遍发生浅变质，褶皱变形较为强烈，形成大量倒转褶皱和次级褶皱.穹窿的滑脱系地层主要由片岩、大理岩、矽卡岩、少量细粒白云母花岗岩、伟晶岩和眼球状花岗质片麻岩组成，其中片岩包括含十字石石榴石云母片岩(图 3d, 3e)、含石榴石云母片岩(图 3f)、含蓝晶石石榴石云母片岩(图 3g)、含矽线石蓝晶石石榴石片岩和云母石英片岩.滑脱系与上覆盖层以上拆离断层为分界，与穹窿核部以下拆离断层为界.在错那洞穹隆的北部，滑脱系由上到下(在构造层次上)依次为石英云母片岩、强变形的花岗岩、片麻岩、伟晶岩和大理岩；在穹隆的东部及东南部，由上到下依次为石英云母片岩、片麻岩、伟晶岩和大理岩互层，其中滑脱系中的伟晶岩变形强烈，均呈透镜体产于大理岩或片岩中.滑脱系内岩石构造变形从外向内依次增强，其中含石榴石黑云母片岩和花岗质片麻岩遭受韧性变形而形成糜棱状岩石，发育典型的糜棱状组构.滑脱系内面状构造和线理构造十分发育，主要见于糜棱状石英二云母片岩和糜棱状浅色花岗岩中(图 3f).面理主要由连续定向排列的暗色矿物或矿物集合体构成，分布较为均匀，透入性较好.在强变形的糜棱状石英二云母片岩中，暗色矿物和浅色矿物分异显著，呈明显的面状分布特征，形成条带状糜棱岩.线理主要表现为矿物拉伸线理，由矿物强烈塑性拉长、定向排列构成.手标本上可见同时发育的S和C面理，S面主要为拉长的透镜状长石和长石集合体以及长石残斑长轴优选方位所显示的斜列面理，C面理由暗色片状矿物集合体定向排列构成.变形较弱的岩石中可见C与S面理斜交形成的S-C组构，而在强变形糜棱岩中S面趋于与C面平行.穹窿的北部发育大量的鞘褶皱、不对称褶皱、眼球状构造以及旋转斑晶构造，表明该穹窿北部边界为一典型的韧性剪切带.错那洞穹窿核部主要由糜棱状花岗质片麻岩、淡色花岗岩和伟晶岩组成.错那洞淡色花岗岩具中粒－粗粒结构，块状构造，主要矿物为斜长石、钾长石，次要矿物为白云母，含少量黑云母、绿柱石和石榴子石，副矿物为锆石、独居石、钛铁矿、磁铁矿、磷灰石等，岩相分带不明显.岩体内部出露大量的伟晶岩，其白云母粒径较大，可达5~10 cm.在岩体中心，花岗岩整体没有发生变形，靠近岩体边部可见暗色矿物被拉长，呈弱定向排列，在岩体与片岩过渡部位花岗岩发生了强烈的变形，部分达到了糜棱岩化.笔者对错那洞岩体进行了锆石U-Pb测年分析，获得淡色花岗岩U-Pb年龄为16~20 Ma，代表了错那洞岩体侵位时间，该结果与藏南拆离系(STDS)活动时间和区域北喜马拉雅穹窿带中淡色花岗岩年龄基本一致(Lee et al., 2004; Aoya et al., 2005; 张进江等, 2011).
图 3 错那洞穹隆岩石－构造单元示意剖面(a)和野外岩性特征(b~g)a.错那洞穹隆岩石－构造单元示意剖面图及变质矿物分带，据Fu et al.(2018)修改；b.上部单元中含红柱石粉砂质板岩；c.上部单元中含堇青石粉砂质板岩；d.石榴石十字石云母片岩；e.石榴石十字石云母片岩，十字石颗粒明显变大；f.含十字石石榴石云母片岩，可见石榴石的旋转斑晶和顺片岩面理侵入并变形的花岗岩；g.蓝晶石石榴石云母片岩.Bt.黑云母；Grt.石榴石；St.十字石；Sil.矽线石；Ky.蓝晶石Fig. 3. Schematic section (a) and field lithologic characteristics (b-g) of the rock-tectonic unit through the Cuonadong dome2.2 构造变形
错那洞穹窿主要经历4期构造变形(图 4).第1期构造变形(初期变形)对应于错那洞穹窿第1期向南逆冲的近S-N向拉伸线理，在穹窿南北两侧均有发育，主要发育于盖层和滑脱系中，特别是在盖层中保存较好，以发育一系列的“M”或者“W”型复式褶皱为特征(图 5a)，是早期逆冲挤压过程中陆壳增厚的记录.不对称褶皱、石英透镜体以及S-C组构特征综合显示其早期向南逆冲.
图 4 错那洞穹隆不同单元的构造变形特征示意图Fig. 4. Schematic map of the structural deformation at different units in the Cuonadong dome
图 5 错那洞穹隆野外构造变形特征a.错那洞穹隆北部上部单元粉砂质板岩在挤压作用下呈M或W型褶皱，代表了早期由北向南逆冲构造；b.错那洞穹隆北部上部单元石英脉呈石香肠状产出，指示向北伸展剪切；c.错那洞穹隆东部中部单元中鞘褶皱的野外特征，照片面为YZ面，拉伸线理产状为350∠18°，代表第2期由南向北韧性剪切特征；d.错那洞穹隆北部中部单元的鞘褶皱，强变形的花岗岩呈一系列透镜体产出，其表面可见明显的拉伸线理，线理产状为348∠20°，代表第2期由南向北韧性剪切特征；e.错那洞穹隆东部中部单元含石榴石云母片岩中石榴石的旋转斑晶，指示右行，代表了第3期近E-W向韧性变形特征；f.错那洞穹隆北部中部单元变形的伟晶岩，指示右行，代表了第3期近E-W向韧性变形特征Fig. 5. Field structural deformation characteristics at different units in the Cuonadong dome第2期构造变形(早期变形)对应于穹窿盖层和滑脱系中第2期近S-N向倾伏的拉伸线理，以石英透镜体(图 5b)、眼球状构造、斜卧紧闭褶皱以及大量鞘褶皱(图 5c, 5d)为特征.在穹隆北部盖层中，可见大量的石英脉发育在“M”或者“W”型复式褶皱中，石英脉长轴方向基本平行于复式褶皱的两翼且与轴面斜交，石英脉在强烈的剪切作用下呈大小不等的石香肠构造(图 5b)，其拖尾方向指示其向北剪切的运动特征.在穹隆北部、北东部、东部及东南部的滑脱系中，含十字石石榴石云母片岩中发育大量的鞘褶皱，通常鞘褶皱发育在剪切带的强烈剪切部位，鞘褶皱主体以强烈变形的花岗岩和伟晶岩为核部，其围岩主要是强烈变形的云母片岩，随花岗岩一起在强烈的韧性剪切过程中形成一系列大小不同的褶皱(图 5c).这些鞘褶皱在不同断面上的形态变化也很大，在YZ面上以封闭的圆形、眼球形、豆荚状为特征(图 5c)；XZ面上为不对称及不协调褶皱，轴面的倒向为剪切方向；XY面上褶皱不明显，但显示出长条形或舌形等，其上发育明显的拉伸线理，指示剪切方向(图 5d).鞘褶皱中平行X方向的拉伸线理常常发育于透镜状花岗岩或伟晶岩的表面(图 5d)，其产状为350∠20°，指示整体向北的伸展运动.
第3期构造变形对应于近E-W向倾伏线理，该线理代表的是上盘向NEE方向运动，即穹窿北东侧为正断下滑性质.不同的岩石－构造单元发育不同类型的构造变形特征：在滑脱系中以发育强烈的韧性剪切为主；在盖层中则以发育一系列近S-N向和近N-E向的张性断裂以及张性节理为主；而在核部则表现为多条近S-N走向的白云母花岗岩脉，这些晚期的白云母花岗岩脉明显切穿穹隆核部早期的岩体、片麻岩和滑脱系中的片岩和大理岩等，且受近S-N向断裂的控制.在滑脱系中，含石榴石云母片岩中的伟晶岩呈石香肠构造和一系列揉曲褶皱(图 5f)，二者接触关系时而清晰可见、时而模糊，相互穿插交错，且强变形的伟晶岩脉整体与片岩面理一致，综合表明该期伟晶岩为同构造岩浆活动的产物.含石榴石十字石云母片岩中可见石英的“Z”形揉褶皱和眼球状构造、石榴石的旋转碎斑(包括σ型和δ型)(图 5e)、S-C组构和压力影构造等，均指示该期变形为韧性剪切的结果.石英和长石等矿物的显微构造变形特征可以指示其构造变形的温度(Stipp et al., 2002).在遭受强烈变形的韧性剪切带中，石英的显微构造反映出不同类型动态重结晶机制，对应不同的构造变形温度：(1)气泡状边界迁移重结晶(bulging recrystallization，BLG)，其对应的变形温度在280~400 ℃；(2)亚颗粒边界旋转重结晶(subgrain rotation recrystallization，SGR)，其对应的变形温度在400~500 ℃；(3)颗粒边界迁移重结晶(grain boundary migration recrystallization，GBM)，其中可分为有杂质阻止边界迁移(GBM Ⅰ)和无杂质阻止边界迁移重结晶(GBM Ⅱ)2种，其对应的变形温度在500 ℃以上；(4)棋盘状波状消光(chessboard extinction)，其对应的变形温度在630 ℃以上.此外，石英动态重结晶的显微构造除了受变形温度影响外，同时还受应变率和水解弱化作用的影响(Law，2014).错那洞穹隆滑脱系中糜棱状含石榴石云母片岩发育石英的亚颗粒旋转构造(SGR；图 6c)和棋盘状亚颗粒构造(图 6d)，表明该片岩经历了高温变形作用(450~630℃；Law，2014).
图 6 错那洞穹隆滑脱系中含石榴石云母片岩的微观特征a.白云母和黑云母在强烈变形作用下重结晶并定向排列，形成新生面理；b.石榴石旋转斑晶，S-C组构，云母鱼和云母的重结晶作用，均指示右旋特征；c.石英呈亚颗粒旋转重结晶(SGR)；d.石英呈亚颗粒旋转重结晶和部分棋盘状波状消光，表明其变形温度高于630 ℃.Mus.白云母；Qtz.石英；Bt.黑云母；Fsp.长石；Grt.石榴石；Tl.电气石Fig. 6. Microstructure features of garnet mica schist at the middle unit in the Cuonadong dome第4期(即晚期)变形主要发生在错那洞穹隆形成之后、为在重力垮塌作用和热冷却作用下形成的脆性断层，对应于穹窿内脆韧性面理上顺面理发育的向穹窿外侧四周倾伏的后期线理，主要表现为擦痕和矿物生长纤维，擦痕表现出的阶步以及矿物生长方向表明穹窿外侧垮塌下滑.
3. 白云母Ar-Ar同位素定年
3.1 样品特征
本文用于白云母Ar-Ar测年的含石榴石云母片岩样品(CND01-3)位于错那洞穹隆北部的中部单元(滑脱系)，采样位置见图 2.含石榴石云母片岩手标本呈灰黑色，具鳞片状变晶结构、片麻状构造，中等粒度，主要由石英(40%~45%)、长石(20%~25%)、黑云母(20%~25%)、白云母(10%~15%)和石榴石(4%~8%)组成(图 6a, 6b)，还有少量电气石、独居石和榍石等.石榴石以变斑晶形式出现，具雪球状构造和σ型旋转碎斑特征(图 6b).微观变形中含石榴石云母片岩的面理主要由石英－长石类和云母类组成的互层条带构成(图 6a, 6b)，重结晶的黑云母部分发育在变斑晶(如石榴石和长石等)的压力影部位(图 6b)，部分呈定向排列.白云母部分以云母鱼构造出现，部分重结晶的白云母也出现在变斑晶的尾部，其定向排列方向与后期叠加的构造变形所形成的面理基本平行，同时可见大量白云母的反应边(图 6a, 6b)，这些特征综合表明大部分白云母为同变形或后变形作用的结果.石英呈亚颗粒旋转重结晶(SGR)(图 6c, 6d)，表明其韧性变形的温度在450~550 ℃(Law, 2014).
3.2 分析方法
白云母Ar-Ar同位素测年在中国地质科学院地质研究所大陆动力学国家重点实验室完成.将选取的样品通过粉碎、过筛、手工淘洗、重液分离、磁力分选和显微镜检查等步骤获取白云母单矿物，选纯的矿物(纯度>99%)用超声波清洗.清洗后的样品被封进石英瓶中、送至核反应堆中接受中子照射.照射工作在中国原子能科学研究院的“游泳池堆”中进行，使用B4孔道，中子流密度约为2.65×1013 n·cm-2S-1.照射总时间为1 440 min，积分中子通量为2.30×1018n·cm-2；同期接受中子照射的还有ZBH-25黑云母标样，用作监控，其标准年龄为132.7±1.2 Ma，K含量为7.6%.
样品的阶段升温加热使用石墨炉，每一个阶段加热10 min，净化20 min.质谱分析在多接收稀有气体质谱仪Helix MC上进行，每个峰值均采集20组数据.所有数据在回归到时间零点值后再进行质量歧视校正、大气氩校正、空白校正和干扰元素同位素校正.中子照射过程中所产生的干扰同位素校正系数通过分析照射过的K2SO4和CaF2获得，(36Ar/37Aro)Ca=0.000 239 8，(40Ar/39Ar)K=0.004 782，(39Ar/37Aro)Ca=0.000 806.37Ar经过放射性衰变校正；40K衰变常数λ＝5.543×10-10a-1；计算的J值为0.003 283.用Isoplot程序计算坪年龄及正、反等时线(Ludwig, 2003)，坪年龄误差为1σ.
3.3 分析结果
错那洞穹隆滑脱系中的含石榴石云母片岩样品CND01-3白云母Ar-Ar激光加热过程共分为14个阶段，分析结果见表 1.7个激光阶段(830~1 070 ℃)组成一个相对平坦的年龄坪，坪年龄为14.0±0.2 Ma(图 7a)，对应的36Ar/40Ar-39Ar/40Ar反等时线年龄为13.7±0.5 Ma(图 7b)，坪年龄和反等时线年龄在误差范围内接近一致.白云母40Ar-39Ar体系的封闭温度在405~425 ℃(Harrison et al., 2009)，含石榴石云母片岩样品的韧性变形温度为450~550 ℃，因此，Ar-Ar坪年龄(14.0±0.2 Ma)代表晚期韧性剪切变形时间，即错那洞穹隆近E-W向伸展变形时间.
表 1 错那洞穹隆含石榴石云母片岩样品CND01-3中白云母Ar-Ar测年结果Table Supplementary Table Muscovite Ar-Ar dating results of sample CND01-3 in the Cuonadong dome序号 T(℃) (40Ar/39Ar)m (36Ar/39Ar)m (38Ar/39Ar)m 40Ar(%) F 39Ar(1014) 39Ar(Cum.；%) t(Ma) ±1σ(Ma) 1 650 164.130 9 0.526 1 0.148 0 5.28 8.662 1 0.04 0.07 51 18 2 720 42.658 8 0.139 8 0.031 2 3.12 1.331 3 0.34 0.72 7.9 1.3 3 740 21.811 0 0.066 0 0.000 6 10.52 2.294 6 0.30 1.30 13.5 1.1 4 770 10.842 7 0.034 2 0.007 7 6.83 0.740 1 0.39 2.04 4.4 1.3 5 800 10.056 0 0.034 0 0.019 1 0.02 0.001 6 0.38 2.77 9.7 1.4 6 830 9.857 0 0.025 0 0.018 2 25.04 2.468 6 1.52 5.70 14.56 0.42 7 850 5.556 2 0.010 4 0.014 5 44.86 2.492 4 2.71 10.91 14.70 0.23 8 870 5.150 7 0.009 0 0.014 2 48.38 2.492 1 2.44 15.61 14.70 0.25 9 890 4.339 5 0.006 2 0.013 4 57.95 2.514 7 4.91 25.04 14.83 0.19 10 910 3.119 7 0.002 5 0.013 2 76.53 2.387 6 8.50 41.39 14.09 0.15 11 1 000 2.963 3 0.002 1 0.013 0 78.68 2.331 5 11.08 62.69 13.76 0.14 12 1 070 3.604 2 0.004 6 0.013 6 62.02 2.235 5 6.95 76.05 13.19 0.14 13 1 160 9.216 5 0.025 8 0.016 9 17.34 1.598 2 7.72 90.90 9.44 0.13 14 1 300 11.142 2 0.033 5 0.018 0 11.05 1.231 2 4.73 100.00 7.28 0.13 注：下标m代表样品中测定的同位素比值；(37Aro/39Ar)m= 0.000 0；W=17.88 mg；J=0.003 283；F=40Ar*/39Ar. 
图 7 错那洞穹隆含石榴石云母片岩的白云母Ar-Ar坪年龄(a)和反等时线图(b)Fig. 7. Age spectrum (a) and isochron plot (b) of muscovite 40Ar/39Ar from sample CND01-3 in the Cuonadong dome4. 讨论
4.1 北喜马拉雅带E-W向伸展时限
整个青藏高原近E-W向伸展活动在中新世中晚期就已开始，Mitsuishi et al.(2012)报道了Kung Co地区花岗岩结晶年龄为19 Ma，并进一步指出其E-W向韧性伸展变形与花岗岩侵位时间一致，该年龄是目前所报道的E-W向伸展活动最早时间.定结地区近E-W向伸展活动时间在13~12 Ma(Kali et al., 2010)，而其东部的亚东－谷露裂谷明显切穿STDS，同时STDS又切穿12.5 Ma的库拉岗日花岗岩体，表明亚东－谷露裂谷初始活动时间明显晚于12.5 Ma，而在8 Ma左右达到活动高峰.尼泊尔塔卡拉盆地(Thakkhola)近S-N向断裂活动始于14 Ma左右(Coleman and Hodges, 1995).拉轨岗日近S-N向拆离断层活动时间在17~14 Ma (Hintersberger et al., 2010).在扎达、普兰和洛扎等地区，近S-N向拆离断层中发育多个淡色花岗岩侵入体和岩脉，构造分析表明其侵位和拆离断层活动在16~15 Ma同时进行(张进江等, 2007)，其他区域上沿近S-N向裂谷发育的淡色花岗岩侵位时间为16~13 Ma.部分学者认为在北喜马拉雅发育的近S-N向断裂可能是S-N向挤压作用的结果，其主应力σ1方向为水平的NS向，σ2为竖直方向.在拉萨地体中，羊八井地堑活动时间在8 Ma (Harrison et al., 1995)；谷露裂谷在7~5 Ma开始活动；申扎裂谷初始活动时间在14 Ma，在10~6 Ma之间达到活动高峰(Lee et al., 2011).拉萨地块南部发育大量呈S-N向的超钾质岩脉，其时间为18~17 Ma，可能是近E-W向伸展作用的结果.丁林等(2006)通过对拉萨地块高镁超钾质火山岩的年代学和地球化学特征研究，认为超钾质火山岩的喷发与S-N向裂谷活动密切相关，并进一步指出S-N向裂谷来源于高原岩石圈地幔(丁林等, 2006).此外，羌唐地块双湖裂谷于13.5 Ma开始活动(Blisniuk et al., 2001).综上所述，整个造山带中近S-N向裂谷活动时间在19~5 Ma.本文获得的白云母Ar-Ar同位素坪年龄和等时线年龄分别为14.0±0.2 Ma和13.7±0.5 Ma，二者接近一致.另一方面，微观构造变形特征显示，样品中石英呈亚颗粒旋转重结晶(SGR)，表明其韧性变形的温度在450~550 ℃，明显高于白云母的封闭温度(405~425 ℃)，因此，白云母Ar-Ar坪年龄(14.0±0.2 Ma)代表了错那洞穹隆晚期近E-W韧性伸展变形时间.此外，错那洞穹隆地处近S-N向的桑日－错那大裂谷内，该穹隆近E-W向韧性变形时间同样也是北喜马拉雅带东部桑日－错那裂谷的活动时间.
4.2 E-W向伸展变形的动力学机制探讨及其构造意义
目前关于喜马拉雅造山带近E-W向地壳伸展作用的驱动机制存在争议，不同学者从不同角度提出了不同模型.主要包括：(1)岩石圈地幔的对流去顶(Jiménez-Munt and Platt, 2006)；(2)上地壳和地幔中热的结构和密度分布的变化(Blisniuk et al., 2001)；(3)侧向挤出模式，整个青藏高原沿着北部呈左行的边界断裂和南部呈右行的边界断裂向东挤出(Valli et al., 2007)；(4)弧形弯曲模式，整个喜马拉雅造山带在其东西两端的构造结(即大拐弯)相互作用下导致了弧状喜马拉雅带的曲率半径减小，从而引起了喜马拉雅带外侧呈张性特征、内部呈压性特征及部分走滑断裂特征(Schill et al., 2002)；(5)正在上涌的地幔终止以及沿着亚洲板块东部边缘的弧后扩展(Yin, 2010)；(6)中地壳或下地壳向东流动(速度为2V0)以及印度板块向北俯冲(速度为V0)(Lee et al., 2011)；(7)西藏地壳呈放射状向南流动从而导致中地壳的S-N向伸展和上地壳W-E向伸展同时进行(Mitsuishi et al., 2012)；(8)斜向汇聚(oblique convergence；Styron et al., 2011).
北喜马拉雅带淡色花岗岩呈现出多期活动特征(吴福元等, 2017)，初步将其划分为2期：早期48~35 Ma的淡色花岗岩是始新世俯冲碰撞导致地壳加厚及部分熔融的产物；另一期23~12 Ma的淡色花岗岩主要是渐新世－中新世伸展拆离而引起的减压熔融的结果，表现为STDS和NSTR.首先，淡色花岗岩的分布很大程度受伸展构造的控制，表现在沿STDS和NSTR出露，且以后者居多，特别是在两组构造交汇部位出露(张进江, 2007).其次，关于这些花岗岩的成因，部分学者认为是逆冲增厚导致的地壳重熔，部分学者认为是减压深熔作用.定日地区和错那洞穹隆等的野外构造分析结果表明，这些淡色花岗岩岩体的侵位和伸展活动同时进行，花岗质岩浆可能形成于伸展构造剥蚀减压导致的地壳重熔.
STDS在不同地方的活动时间不尽相同，在尼泊尔西部地区，la Roche et al.(2016)通过独居石测年获得其最早活动时间是在30~29 Ma，而STDS韧性活动终止时间为15.6 Ma，韧性－脆性终止活动时间在13 Ma左右(Schultz et al., 2017)，表明STDS活动时间为30~13 Ma，持续了大约17 Ma，且从深部到浅部呈现出连续变化(韧性－脆韧性)的过程.S-N向裂谷活动时间为19~5 Ma，部分裂谷至今仍然表现为活动断裂，表明STDS和S-N向裂谷在19~13 Ma之间同时活动，即近S-N向和E-W向伸展活动同时进行(Mitsuishi et al., 2012; Fu et al., 2017).错那洞穹隆不仅经历了近S-N向韧性伸展剪切活动，其对应于STDS的向北伸展，而且经历了近东西向韧性剪切活动，其对应于NSTR的伸展剪切.本文韧性剪切带中白云母Ar-Ar年龄为14 Ma，代表了错那洞穹隆中近E-W韧性剪切的活动时间.错那洞穹隆中发育大量的花岗岩，其年龄为23~14 Ma(Fu et al., 2018)，早期的花岗岩年龄(23~18 Ma)可能代表了错那洞穹隆中近S-N向伸展剪切活动时间，是STDS向北伸展减压而引发部分熔融的产物；晚期的花岗岩(18~14 Ma)则主要呈S-N向条带产出，与NSTR密切相关，可能是近S-N向和近E-W向伸展同时活动的产物.因此，错那洞穹隆是在STDS向北伸展拆离的主导机制下，叠加后期近E-W向韧性伸展活动的结果；中下地壳向南呈放射状流动而导致中地壳的近S-N向和上地壳的近E-W向伸展活动同时进行.
5. 结论
(1) 错那洞穹隆记录2期韧性伸展变形：早期近S-N向伸展变形和晚期近E-W向伸展变形.
(2) 藏南错那洞穹隆滑脱系中含石榴石云母片岩的白云母Ar-Ar坪年龄为14.0±0.2 Ma，代表穹隆晚期近E-W向伸展变形的时间，该年龄同样是近S-N向桑日－错那裂谷的活动时间.
(3) 错那洞穹隆是在STDS向北伸展拆离的主导机制下，叠加后期近E-W向韧性伸展活动的结果.
(4) 中下地壳向南呈放射状流动导致中地壳的近S-N向伸展(如STDS)活动和上地壳的近E-W伸展(NSTR)活动同时进行.
致谢: 野外工作得到了中国地质调查局成都地质调查中心的夏祥标、马国桃、卿成实、缪华清的热心帮助；定年测试工作由中国地质科学院地质研究所Ar-Ar实验室张彦老师协助完成；审稿专家对本文提出了建设性的修改意见；在此一并表示衷心的感谢！ -
图 1 北喜马拉雅构造格架及其矿产分布
图a为喜马拉雅造山带中南部局域构造简图及北喜马拉雅片麻岩穹隆带(NHGD)分布，据Lee et al.(2004)修改；GHS.高喜马拉雅，LHS.低喜马拉雅，MBT.主边界逆冲断裂，MCT.主中央逆冲断裂，STDS.藏南拆离系，GKT.吉隆-康马逆冲断裂.图b为北喜马拉雅东段构造格架及其矿产分布，据Sun et al.(2016)修改
Fig. 1. Tectonic framework and deposits in North Himalaya
图 3 错那洞穹隆岩石－构造单元示意剖面(a)和野外岩性特征(b~g)
a.错那洞穹隆岩石－构造单元示意剖面图及变质矿物分带，据Fu et al.(2018)修改；b.上部单元中含红柱石粉砂质板岩；c.上部单元中含堇青石粉砂质板岩；d.石榴石十字石云母片岩；e.石榴石十字石云母片岩，十字石颗粒明显变大；f.含十字石石榴石云母片岩，可见石榴石的旋转斑晶和顺片岩面理侵入并变形的花岗岩；g.蓝晶石石榴石云母片岩.Bt.黑云母；Grt.石榴石；St.十字石；Sil.矽线石；Ky.蓝晶石
Fig. 3. Schematic section (a) and field lithologic characteristics (b-g) of the rock-tectonic unit through the Cuonadong dome
图 4 错那洞穹隆不同单元的构造变形特征示意图
Fig. 4. Schematic map of the structural deformation at different units in the Cuonadong dome
图 5 错那洞穹隆野外构造变形特征
a.错那洞穹隆北部上部单元粉砂质板岩在挤压作用下呈M或W型褶皱，代表了早期由北向南逆冲构造；b.错那洞穹隆北部上部单元石英脉呈石香肠状产出，指示向北伸展剪切；c.错那洞穹隆东部中部单元中鞘褶皱的野外特征，照片面为YZ面，拉伸线理产状为350∠18°，代表第2期由南向北韧性剪切特征；d.错那洞穹隆北部中部单元的鞘褶皱，强变形的花岗岩呈一系列透镜体产出，其表面可见明显的拉伸线理，线理产状为348∠20°，代表第2期由南向北韧性剪切特征；e.错那洞穹隆东部中部单元含石榴石云母片岩中石榴石的旋转斑晶，指示右行，代表了第3期近E-W向韧性变形特征；f.错那洞穹隆北部中部单元变形的伟晶岩，指示右行，代表了第3期近E-W向韧性变形特征
Fig. 5. Field structural deformation characteristics at different units in the Cuonadong dome
图 6 错那洞穹隆滑脱系中含石榴石云母片岩的微观特征
a.白云母和黑云母在强烈变形作用下重结晶并定向排列，形成新生面理；b.石榴石旋转斑晶，S-C组构，云母鱼和云母的重结晶作用，均指示右旋特征；c.石英呈亚颗粒旋转重结晶(SGR)；d.石英呈亚颗粒旋转重结晶和部分棋盘状波状消光，表明其变形温度高于630 ℃.Mus.白云母；Qtz.石英；Bt.黑云母；Fsp.长石；Grt.石榴石；Tl.电气石
Fig. 6. Microstructure features of garnet mica schist at the middle unit in the Cuonadong dome
图 7 错那洞穹隆含石榴石云母片岩的白云母Ar-Ar坪年龄(a)和反等时线图(b)
Fig. 7. Age spectrum (a) and isochron plot (b) of muscovite 40Ar/39Ar from sample CND01-3 in the Cuonadong dome
表 1 错那洞穹隆含石榴石云母片岩样品CND01-3中白云母Ar-Ar测年结果
Table 1. Muscovite Ar-Ar dating results of sample CND01-3 in the Cuonadong dome
序号 T(℃) (40Ar/39Ar)m (36Ar/39Ar)m (38Ar/39Ar)m 40Ar(%) F 39Ar(1014) 39Ar(Cum.；%) t(Ma) ±1σ(Ma) 1 650 164.130 9 0.526 1 0.148 0 5.28 8.662 1 0.04 0.07 51 18 2 720 42.658 8 0.139 8 0.031 2 3.12 1.331 3 0.34 0.72 7.9 1.3 3 740 21.811 0 0.066 0 0.000 6 10.52 2.294 6 0.30 1.30 13.5 1.1 4 770 10.842 7 0.034 2 0.007 7 6.83 0.740 1 0.39 2.04 4.4 1.3 5 800 10.056 0 0.034 0 0.019 1 0.02 0.001 6 0.38 2.77 9.7 1.4 6 830 9.857 0 0.025 0 0.018 2 25.04 2.468 6 1.52 5.70 14.56 0.42 7 850 5.556 2 0.010 4 0.014 5 44.86 2.492 4 2.71 10.91 14.70 0.23 8 870 5.150 7 0.009 0 0.014 2 48.38 2.492 1 2.44 15.61 14.70 0.25 9 890 4.339 5 0.006 2 0.013 4 57.95 2.514 7 4.91 25.04 14.83 0.19 10 910 3.119 7 0.002 5 0.013 2 76.53 2.387 6 8.50 41.39 14.09 0.15 11 1 000 2.963 3 0.002 1 0.013 0 78.68 2.331 5 11.08 62.69 13.76 0.14 12 1 070 3.604 2 0.004 6 0.013 6 62.02 2.235 5 6.95 76.05 13.19 0.14 13 1 160 9.216 5 0.025 8 0.016 9 17.34 1.598 2 7.72 90.90 9.44 0.13 14 1 300 11.142 2 0.033 5 0.018 0 11.05 1.231 2 4.73 100.00 7.28 0.13 注：下标m代表样品中测定的同位素比值；(37Aro/39Ar)m= 0.000 0；W=17.88 mg；J=0.003 283；F=40Ar*/39Ar. 
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