新生代以來,印度和歐亞板塊的碰撞形成了壯闊的青藏高原,印歐碰撞時限研究是熱點科學問題之一。但目前大多數碰撞年代的研究集中于藏南地區,且存在爭議。為避開爭議研究區,中科院地質與地球物理研究所副研究員靳春勝及其合作者選擇了遠離印歐碰撞縫合帶的可可西里盆地開展年代學研究,從沉積學角度限定印歐碰撞時限。相關研究成果發表在《地球和行星科學通訊》上。
靳春勝告訴《中國科學報》記者:“可可西里盆地位于羌塘地塊北部,是青藏高原腹地最大的新生代沉積盆地。”
據了解,可可西里盆地新生代地層包括風火山群、沱沱河組、雅西措組、五道梁組、曲果組。風火山群發育于新生代早期,在青藏高原構造演化中的意義非常重要,但是對其時代歸屬卻長期存在爭論,焦點在于它是白堊紀沉積還是古近紀沉積。
在上述背景下,靳春勝等人自2009年開始,在風火山地區開展了高分辨率的磁性地層學研究。他表示,磁性地層學手段是新生代沉積序列定年常用的手段,但它有著自身的局限性。利用沉積序列測出來的古地磁極性序列,如果沒有很好的地層年代學約束,俗稱“釘子”,很難與國際標準極性柱進行對應,也就得不到地層可靠的地質年代。
幸運的是,靳春勝等人在5500米厚的采樣地層中發現了火山灰夾層,測得年代為62.55±0.39 Ma,為建立磁性地層提供了可靠的年代學控制。他說:“火山灰會隨風飄遠并沉降到地表,記錄在地層中,它的年代基本代表了火山灰夾層所在的地層年代。”
磁性地層結果顯示,風火山群的地質年代為72~51 Ma,跨越晚白堊世—早始新世。研究揭示了3個階段的沉積演化模式,排除氣候成因,該模式對應于風火山南部唐古拉山逆沖斷層系的活動歷史。研究認為,63.5 Ma之后沉積速率的變慢,指示了唐古拉山逆沖斷層系的相對靜止時期。53.9 Ma之后沉積速率的快速增加,指示了唐古拉山逆沖斷層系的再次活化,其動力來源于印歐碰撞,因此指示了印歐碰撞可能為53.9 Ma,至少不晚于該時間。該研究通過同位素年代學和磁性地層學重新厘定了風火山群的地質年代,揭示了唐古拉山在新生代早期的構造活動歷史,從沉積學角度約束了印歐碰撞時限。