雅鲁藏布江大峡谷作为世界上最深的峡谷之一,其形成与演化深刻地记录了印度板块与欧亚板块碰撞的宏伟地质历史。它就像一个巨大的地质“录音机”,保存了碰撞过程的关键痕迹,主要体现在以下几个方面:
位置:缝合带上的刻痕
- 雅鲁藏布江大峡谷的核心部分,恰好位于雅鲁藏布江缝合带之上。这条缝合带是印度板块与欧亚板块最终碰撞、拼合在一起的直接接触带,是古特提斯洋闭合消亡的地方。
- 峡谷深切地切割了这条缝合带,将隐藏在深处的地质证据暴露出来,为科学家提供了直接观察板块碰撞遗迹的天然窗口。
岩石证据:古洋壳与碰撞变形的直接记录
- 蛇绿岩套: 在峡谷两侧(尤其是南迦巴瓦峰地区)出露有蛇绿岩套。这是古特提斯洋洋壳和上地幔的残片,是洋盆闭合、板块俯冲消亡后残留在缝合带上的最直接证据。它们记录了曾经存在过的浩瀚大洋。
- 高压变质岩: 峡谷中(特别是南迦巴瓦构造结)发现了如蓝片岩、榴辉岩等高压变质岩。这些岩石是洋壳或陆壳物质在板块俯冲过程中被带入地下深处(数十甚至上百公里),经受高压低温或高压高温环境改造后,又通过构造作用折返到地表的产物。它们是板块俯冲作用的“化石”证据。
- 混杂岩: 缝合带附近广泛发育混杂岩。这是板块俯冲过程中,不同时代、不同性质、不同来源的岩石(洋壳碎片、深海沉积物、陆源物质等)在巨大的构造应力下被破碎、混杂、揉捏在一起形成的复杂地质体,是板块碰撞挤压环境的直接产物。
- 强烈的构造变形: 峡谷两侧的岩石普遍经历了极其强烈的构造变形,表现为:
- 密集的断裂和褶皱: 大规模的逆冲断层、走滑断层和紧闭甚至倒转的褶皱随处可见,记录了强大的南北向挤压应力。
- 陡立的岩层: 许多区域的岩层被挤压得近乎直立甚至倒转。
- 变质作用: 除了高压变质岩,缝合带两侧的岩石普遍经历了不同程度的区域变质作用,反映了碰撞带来的高温高压环境。
地貌证据:隆升与河流下切的竞赛
- 极端的深度和陡峭的谷坡: 峡谷平均深度超过 5000 米,最深处达 6009 米。如此巨大的深度是强烈的地壳隆升与河流剧烈下切共同作用的结果。板块持续碰撞挤压导致青藏高原(包括峡谷区)快速隆升,而雅鲁藏布江作为一条强大的河流,为了维持其流向,必须不断向下侵蚀切割抬升的地块。峡谷的深度直接反映了板块碰撞后持续不断的构造隆升速率之快、幅度之大。
- “大拐弯”的构造控制: 峡谷著名的马蹄形大拐弯并非偶然,而是河流适应强烈构造活动的结果。它很可能是沿着先存的、由板块碰撞形成的巨大断裂带(如东构造结附近的断裂系统)发育和改道形成的。这种特殊形态是河流对碰撞造成的复杂构造格局的响应。
- 阶地与裂点: 峡谷中发育的多级河流阶地记录了阶段性隆升和下切的历史。河流纵剖面上的裂点(陡坎)往往与构造活动(如断层活动、差异抬升)或岩性变化有关,也记录了隆升过程中的不连续性。
隆升历史的记录者
- 剥露速率: 通过对峡谷中出露的高压变质岩(如南迦巴瓦的榴辉岩)进行年代学和温压条件研究,可以反演其折返到地表的速度和路径,从而推断板块碰撞后地壳深部物质抬升剥露的速率和过程。
- 沉积物记录: 雅鲁藏布江搬运的沉积物(包括下游恒河-布拉马普特拉河三角洲的沉积物)中含有来自峡谷区不同岩石类型的碎屑。分析这些沉积物的矿物组成、年龄和沉积速率,可以重建上游源区的隆升剥蚀历史,间接反映板块碰撞后构造活动的强度变化。
总结:峡谷如何记录板块碰撞?
雅鲁藏布江大峡谷通过其独特的地理位置(缝合带上)、出露的特殊岩石(蛇绿岩、高压变质岩、混杂岩)、强烈的构造变形痕迹、以及由构造隆升与河流下切共同塑造的极端地貌形态,全方位、多尺度地记录了印度板块与欧亚板块碰撞的痕迹:
碰撞的证据: 蛇绿岩证明了古大洋的存在与消亡;高压变质岩和混杂岩记录了俯冲碰撞的深部过程。
碰撞的应力: 密集的断裂、褶皱和变质作用记录了碰撞产生的巨大挤压力。
碰撞的后果(持续隆升): 峡谷的惊人深度、阶地、裂点以及沉积物记录,共同证明了碰撞后持续至今的强烈构造隆升。
碰撞的构造格局: 河流大拐弯等特殊地貌反映了碰撞形成的复杂断裂系统对地表过程的控制。
因此,雅鲁藏布江大峡谷不仅仅是一个壮观的自然景观,它更是一部刻录在岩石和地貌上的、关于地球历史上最宏大的板块碰撞事件之一的“地质档案”。科学家通过解读这部档案,能够更深入地理解青藏高原的形成、印度-欧亚板块碰撞的动力学过程以及地球深部的演化。