希夏邦马六十年.pdf
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1、书书书 ():岩石学报 :吴福元 希夏邦马六十年 岩石学报,():,:希夏邦马六十年吴福元,中国科学院地质与地球物理研究所,岩石圈演化国家重点实验室,北京 中国科学院大学地球与行星科学学院,北京 ,收稿,改回 ,():,:,:(),()(),;(),;(),;(),(),;本文受国家自然科学基金项目()和第二次青藏高原综合科学考察()项目联合资助 作者简介:吴福元,男,年生,研究员,从事岩石学研究,:摘要 年前的 年 月 日,中国登山队 名登山队员成功登顶海拔 的希夏邦马峰。作为全球 以高的最高峰之一,希夏邦马也是一座完全位于我国境内的山峰。在这次登山过程中,中国科学院组织了希夏邦马峰科学考察
2、,其在地质学方面取得的主要学术成果包括:()将区域上变质的岩石归类为希夏邦马群,并将其划分为下部的片麻岩(包括下段粗粒的片麻岩和上段细粒的变粒岩)和上部的片岩两类,相当于现今划分的高喜马拉雅结晶岩系和肉切村群浅变质岩系。同时认为,希夏邦马峰顶的岩石为上述片麻岩;()建立了区内显生宙地层系统,分别为上古生界港门穹群、中生界土隆群和雪拉群及新生界野博康加勒群;()在 营地附近的野博康加勒群下部砂砾岩中发现了高山栎植物化石,并据此提出了喜马拉雅山 以来隆升了约 的认识;()运用 法获得的区内淡色花岗岩 伟晶岩的年龄为 ,而眼球状片麻岩的年龄为 ,表明希夏邦马形成于非常年轻的中新世。希夏邦马考察及取得
3、的成果对后来我国喜马拉雅山其他地区的考察起到了很好的示范作用。但是,年登顶以后,很少再有地质学家对此山峰展开进一步的科学考察与研究。近 年来,珠穆朗玛峰及喜马拉雅地区其他山峰的研究已经基本明确,喜马拉雅由下部的高喜马拉雅深变质岩系和上部未变质的特提斯喜马拉雅沉积岩系构成,两者之间为遭受韧性伸展变形的构造岩系,即藏南拆离系。未来,应着重检查希夏邦马地区变质岩岩石性质、显生宙地层层序及区域构造特征,确定峰顶究竟是变质岩还是淡色花岗岩,并进一步研究含高山栎化石地层的时代及沉积物形成机制等。关键词 年前;希夏邦马峰;珠穆朗玛峰;喜马拉雅山;造山作用中图法分类号 ;希夏邦马,一座完全位于中国境内的 以上
4、的高峰()。年 月 日,中国登山队 名登山健儿成功登顶希夏邦马峰。这是人类第一次征服该峰的壮举,因而在世界登山史上留下浓重的一笔。与这次登山活动相伴随的科学考察,也取得丰硕成果。特别是 营地高山栎化石的发现,开启了我国青藏高原隆升研究的先例,从而使得希夏邦马成为我国地质学研究上一座光彩夺目的丰碑。今恰逢希夏邦马登顶 周年,岩石学报 刊发专辑,以纪念这一重要的历史时刻。该专辑特约编辑为中国科学院地质与地球物理研究所王佳敏副研究员和成都理工大学苏涛教授,我们为两位年轻科学家的情怀所感动,对他们为组织该专辑而付出的辛勤劳动表示感谢!希夏邦马科学考察 世纪 年代,是世界登山史上最活跃的年代。年 月 日
5、,新西兰登山家 (爱德蒙希拉里)和尼泊尔登山向导 (丹增诺尔盖)成功登顶珠穆朗玛峰。而在此之前,世界上 座 以上的山峰中只有尼泊尔境内的安纳普尔纳峰(,世界第十高峰)在 年被法国登山队所征服。受珠峰成功登顶的鼓舞,世界各国登山健儿向这些世界最高峰发起了一次又一次的冲击。截止 年底,除完全位于我国境内的希夏邦马峰外,地球上 以上的山峰均已被人类所征服。受此国际形势的影响,在我国登山健儿 年已成功登顶珠穆朗玛峰的基础上,国家体委开始筹划希夏邦马峰登顶事宜。年,中国登山队攀登希夏邦马峰。月 日,中国登山队 名登山健儿(许竞、张俊岩、王富洲、邬宗岳、陈三、索南多吉、成天亮、尼玛扎西、多吉、云登)成功登
6、顶希夏邦马峰,标志着地球上所有 以上的高峰均已被人类所征服。因而,这次登山活动在当时的中国社会上产生了广泛而热烈的影响。为配合中国登山队攀登希夏邦马峰,中国科学院和国家体委组织了以施雅风和刘东生为正副队长的中国希夏邦马峰登山队科学考察队,分测量、冰川、地质、地貌及第四纪地质 个专业组。测量组有周季清、于吉廉、朱德生,冰川组有谢自楚、季之修、黄茂恒,地质组人员有熊洪德、张康富、王新平、张明亮,地貌及第四纪地质组有崔之久、郑本兴,共 人(另有 名司机)。年 月 日,刘东生等人从北京出发,开始希夏邦马科考之行。月 日,刘东生和科考队地质组 名人员离开拉萨前往希夏邦马,月 日抵达定日,月 日抵达希夏邦
7、马登山大本营,月 日离开大本营沿聂拉木一线开展考察,月 日离开拉萨前往格尔木、兰州和西安,然后回到北京,希夏邦马科考野外工作正式结束。整个科考野外工作历时两个多月。但如果算上路途的时间,整个科考历时四月有余。中国登山队登山期间,科考队地质组对定日 聂拉木沿线和希夏邦马 营地以北(朋曲 那克多拉河 野博康加勒冰川)区域作了大量路线考察,获得了大量的第一手资料。资料总结期间发表的相关成果(施雅风和刘东生,;李璞等,),受到学术界广泛关注。这次考察取得的主要成果可概括如下(中国希夏邦马峰登山队科学考察队,):()明确了希夏邦马峰地区及周围的地质格架。将区域上变质的岩石归类为希夏邦马群,时代为前石炭纪
8、()。该群可进一步划分为上下两组,下组位于 营地以南至珠峰一带,岩石变质程度较高,主要由下部的片麻岩、眼球状混合岩和上部的变粒岩组成,有较多花岗岩脉贯入;而上组位于 营地以北,岩石变质程度较浅,主要为片岩,板状外貌清楚。具体岩性包括角闪石英片岩、黑云石英片岩、千枚岩、变质钙质粉砂岩等,顶部出现大理岩,少量花岗岩脉贯入。本文后面将会介绍,上述两套岩石分别对应现今划分的 岩石学报 ,():高喜马拉雅结晶岩系和肉切村群 北坳浅变质岩系。()建立了石炭纪以来的地层系统,包括上古生界港门穹群、中生界土隆群和雪拉群及新生界野博康加勒群等,未发现下古生界地层。特别值得提及的是,考察队分别在定日(今岗嘎镇)南
9、苏铁山和聂拉木土隆地区发现晚三叠世巨型鱼龙化石,并命名为定日西藏鱼龙。后来土隆地区的进一步发现,将其命名为喜马拉雅鱼龙(董枝明,),这是目前已知的最庞大的海生爬行动物。()在 营地的野博康加勒群下部砂砾岩中发现了植物化石。该化石后经中国科学院植物研究所徐仁先生鉴定为高山栎,生活年代大约在 左右的上新世中晚期,生长的高度应在 左右,从而表明自 以后该地抬升了约 ,这就是中国学者关于青藏高原隆升的最早、最确切的描述。()获得了一批同位素年龄数据。对采自 一带的眼球状片麻岩及侵入其中的花岗岩 伟晶岩脉进行 法定年,获得 的年龄;而眼球状片麻岩本身的年龄为 。这些年龄虽然出人意料地年轻,但为希夏邦马峰
10、的成因研究提供了重要资料。()明确希夏邦马峰顶的岩石为希夏邦马群下组上部的变粒岩,以前国外学者将希夏邦马峰划为花岗岩侵入体的认识是错误的,应予以纠正。从上述归纳可以看出,希夏邦马科学考察获得了大量宝贵的科学认识,特别是高山栎化石的发现和鉴定(徐仁等,),开创了我国地学界关于青藏高原隆升的研究。受此次考察的鼓舞,我国学者很快在吉隆沃玛盆地发现中新世三趾马化石(黄万波和计宏祥,),成为我国青藏高原隆升研究上的又一项重要发现。更为重要的是,希夏邦马考察开创了我国登山和科考密切结合的最佳先例。但是,这次考察也留下了些许遗憾:第一,登山结束后完成的考察报告在即将出版之前被“文化大革命”所扼杀,已经排成的
11、文版竟遭拆毁(孙鸿烈,)。“文革”结束后的 年,该报告才得以重新排版印刷,严重影响了这次考察学术成果的传播。第二,希夏邦马考察的学术成果主要是以中文形式发表的,因而其在国际学术界的影响较为有限。即便是 和 年发表在 科学通报 上的文章,也无英文版向国外传播。由于处于特殊的年代,年 月在北京召开的关于希夏邦马考察成果的国际性“北京科学讨论会”上,也没有邀请北美和欧洲等国外学者的参加(张九辰,)。年出版的考察报告,也只有一页书名和章节的英文翻译。即便是徐仁等()发表的高山栎化石一文,也只有半页的英文摘要可供国外学者阅读。如果我们检索后来国际上发表的文献,国外学者很少引用希夏邦马的考察成果,实为遗憾
12、。但无论如何,希夏邦马科学考察为我国青藏高原和喜马拉雅的研究提供了成功的范例。从希夏邦马到珠穆朗玛山是地质学家最熟悉的地貌景观。甚至可以说,山就是地质学的代名词。因此,山脉的形成是地质学研究的根本任务。喜马拉雅是地球上最高的山脉,全球 座 以上的高峰全部坐落在此山脉,或更广义的喜马拉雅 喀喇昆仑山脉内,这也就决定了喜马拉雅是全球地质学家研究山脉形成演化的天然实验室。国外学者的珠峰探险 座 以上的高峰中,有 座位于喜马拉雅山中部,其中与中国相关的有 座(图 ),自东向西分别是马卡鲁峰、洛子峰、珠穆朗玛峰、卓奥友峰和希夏邦马峰。其中前 座位于中国 尼泊尔的边境上,后者完全位于我国境内。对这些山脉的
13、地质研究早先是由外国学者完成的。年,英国入侵我国西藏后,曾组织了多次针对珠穆朗玛峰的探险,其中包含地质学的重要考察有:年第一次、年第三次(和 在此次探险中遇难)、年第四次和 年 第 七 次 等。特 别 值 得 指 出 的 是,()的文章中第一次出现了“”(黄带层)一词。据称,该词在 年的第一次探险中就得到应用。这套特征的黄色大理岩不仅是珠峰登山的重要标志,也是后来地质学家划分地层的重要标志层。这一阶段的珠峰探险主要围绕峰顶的岩石组成展开。年的第一次探险就发现,珠峰一带岩石可划分为西藏沉积岩系和喜马拉雅结晶岩系,前者主要包括各类页岩、灰岩和砂岩,东西向褶皱明显,显示由北向南的挤压作用;而后者主要
14、由下部面理程度不等的石榴石黑云母片麻岩和上部低角度向北倾斜的钙质片麻岩组成,含大量侵入成因的电气石花岗岩(,),这一认识基本得到后来考察的支持(,)。年第三次考察中,还在 海拔处采得灰岩样品,从而表明珠峰峰顶可能是由灰岩构成的(,)。这一论断也得到 年第四次探险的证实(,)。在这次探险中,在 海拔采集了灰岩样品(,),将珠峰的岩石称之为 (珠峰岩系),并进一步细分为上部的 (珠峰灰岩)和下部的 (珠峰泥质岩),其中 的底部即为著名的黄带层。根据与珠峰南坡的地层对比,珠峰峰顶的这套灰岩可能是石炭 二叠纪的沉积。下部的 稍有变质,其间发育较多侵入的花岗岩席或者岩脉,推测形成于早古生代。二十世纪五、
15、六十年代,国外学者对珠峰南坡考察采集的样品不仅证实了峰顶灰岩的存在,而且还在灰岩中发现了棘皮化石碎屑,但其精确地质时代仍未能确定。顺便提及,年的那次考察,根据河流的切割特征提出了喜马拉雅山隆升的概念(,)。除这些考察外,著名地质学家 对喜马拉雅进行了长期的研究(,),并提出区域内如下的地质单元划分方案(图 ):()(外喜马拉雅),主要由喜马拉雅山前风化剥蚀而成的西瓦里克()砾吴福元:希夏邦马六十年图 ()喜马拉雅中部地质图及()中尼边境地区 以上高峰分布图(照片来自网络)()()图 喜马拉雅造山带构造剖面图(据 ,修改)(,)岩石学报 ,():照片网络地址:秋日生活打卡季 西藏这条世界级大道,
16、可以邂逅 座 米级高峰(,:)岩组成,属前陆盆地磨拉石建造。它的南北分别以主前锋断层(,)、主边界逆冲断层(,)与北面的 (低喜马拉雅,又称小喜马拉雅 )相邻;()低喜马拉雅:为一套古 中元古代的浅变质岩石,并显示自下而上变质程度增高的特点,即反转变质带。此套岩系以主中央逆冲断层(,)与北部的 (高喜马拉雅,又称大喜马拉雅 )接触;()高喜马拉雅:主要是一套经历角闪岩相变质的沉积岩系,内有大量眼球状花岗片麻岩(亿年左右侵入的花岗岩)。此套岩系的变质自下而上逐渐降低,然后一直过渡到上部的 (特提斯喜马拉雅或西藏喜马拉雅);()特提斯喜马拉雅:主要位于喜马拉雅山北坡,属于印度大陆北缘的被动陆缘沉积
17、,由寒武纪 始新世的未变质地层组成。在喜马拉雅南坡的尼泊尔和不丹境内,也分布有若干此类岩石组成的推覆体。在 ()的总结中,特提斯喜马拉雅和高喜马拉雅之间在变质程度上呈渐变过渡关系,因而暗示两者为整合沉积接触。国内学者的早期工作中国科学家对喜马拉雅山的研究是从新中国成立以后才开始的。年伴随西藏和平解放,中央文化教育委员会组织了以李璞为队长的西藏工作队,其中以李璞为组长的地质组对川藏沿线的地质作了路线考察(李璞,;中国科学院西藏工作队地质组,)。由于初次进藏,考察队对喜马拉雅的考察较为有限。为配合中国登山队攀登珠穆朗玛峰,中国科学院 年组织了珠穆朗玛峰科学考察,这是中国学者第一次对珠峰进行全面的科
18、考研究。科考队地质组由北京地质学院刘肇昌等 名教师组成(学院同时派王富洲等 名师生参加登山队)。他们将喜马拉雅地区的深变质岩系命名为珠穆朗玛杂岩,并细分为龙堆群、卡达群和绒布群,其时代归属为太古宙;将区内变质较浅的板状大理岩及混合花岗片麻岩归属元古代,认为其与下伏珠穆朗玛杂岩之间为微角度不整合关系。此两套岩石共同构成本区的结晶基底,其上不整合覆盖晚古生代 中、新生代沉积,早古生代地层缺失(中国珠穆朗玛峰登山队科学考察队,)。显然,此次考察仍维持国外学者认为的珠穆朗玛峰是由晚二叠世灰岩组成的认识。年 月 日,中国登山队王富洲、贡布和屈银华 人登上珠穆朗玛峰,这是人类从北坡成功登顶珠峰的壮举。但遗
19、憾的是,由于时间的原因,登山队未留下证明成功登顶的影像资料。为消除国外对我国这次成功登顶的疑虑,国家科委拟于 年前后第二次攀登珠穆朗玛峰。为配合这次登山活动,中国科学院成立了以刘东生、施雅风为正副队长的西藏科学考察队,并在 年间开展了野外考察。考察队地质组由常承法任组长,考察的范围东到亚东、西至吉隆,涵盖了 年考察的希夏邦马峰范围,其中以绒布河谷、聂拉木沟、吉隆沟的考察较为详细。但由于受“文化大革命”的影响,本次考察成果的总结受到很大影响,最终成果于 年才得以出版(中国科学院西藏科学考察队,)。但这次考察就珠峰及邻近区域地质问题获得多项重要进展:第一,本次考察首次采用板块构造观点将青藏高原划分
20、为若干板块,其间被昆仑、金沙江、怒江、雅鲁藏布江等多条缝合带所分割(常承法和郑锡澜,),这是我国学者运用板块构造理论解释中国地质演化的第一篇论文。由于论文作者常承法先生在野外经常提及板块构造,人们就赠与他“常板块”的美名。“常板块”也就和“高山栎”、“三趾马”等一起,成为我国青藏高原早期研究的标志性成果。第二,本次考察将聂拉木地区的岩石分为三大类:即深变质的太古宙变质岩系(珠穆朗玛群)、浅变质的寒武 奥陶系(肉切村群)和未变质的特提斯喜马拉雅沉积岩系(穆恩之等,),并在未变质沉积岩系底部厘定出早古生代地层(奥陶纪甲村群,后多称甲村组)。这一层序也被应用于珠峰北坡(尹集祥,),从而建立了我国西藏
21、境内喜马拉雅地区完整的显生宙地层层序。第三,肉切村群可根据岩性进一步划分为下组和上组,两者之间呈整合接触。下组主要为透辉石石英片岩夹二云母片岩,间夹混合岩、糜棱岩;上组为结晶灰岩。除方解石外,下组岩石中还含有石英、斜长石、黑云母、透辉石、绿帘石等矿物,其中方解石和石英显示明显的拉长变形,并定向排列。即总体上看,下组泥质岩为主,变质变形稍强;而上组钙质成分为主,变质变形程度相对较弱。考察还进一步指出,肉切村群与深变质的太古宙岩系之间存在逆掩断层,但与上覆的未变质地层间为整合接触(常承法和郑锡澜,)。从上述介绍可以看出,年考察的一项重要成就是,认为高喜马拉雅与特提斯喜马拉雅之间存在断层,两者之间应
22、为构造接触,而不是前人认为的整合接触,这一认识对国内喜马拉雅山的研究具有重要学术价值和推动作用。关于珠峰峰顶岩石的组成,此次考察仍维持上部钙质岩系(至峰顶,厚约 )、下部泥质岩系(以下,厚度超过 )的传统认识(钙质岩系底部的黄带层即为上下两套岩石间的标志层)。下部泥质岩系通过强变形的白云母花岗片麻岩(即淡色花岗岩席)与深变质的高喜马拉雅结晶岩系接触,上部的钙质岩系可向下向北延伸至查雅山一带,且这一带的灰岩与聂拉木的甲村群基本一致。尽管在查雅山一带的灰岩中未发现可证明其确切时代的化石,但根据区域对比,珠峰峰顶的灰岩应该与聂拉木一带的甲村群灰岩形成同时,即大约在早奥陶世中晚期。年,中国登山队登顶珠
23、峰时,分别在峰顶和 处采集了岩石样品,它们均是结晶灰岩。此次考察室内总结期间,对这两处岩石样品进行了同位素测定,获得的 同位素年龄变化在 之间,验证了上述推测。值得指出的是,本次考察在珠峰北部的查雅山测制了地层剖面,将此处发育的泥质岩系命名为肉切村群下组,并发现肉切村群与甲村组群之间为断层接触,但对这一断层的意义,以及它是否有区域代表性,吴福元:希夏邦马六十年当时并未做进一步研究。进入 世纪 年代,青藏高原科学考察得到国家层面的高度重视。年,中国科学院成立了以孙鸿烈为队长的青藏高原综合科学考察队。这是新中国成立以来时间最长、规模最大、涉及专业最多的一次科学考察。考察成果集中体现在数十部出版的考
24、察报告上。本次科考结束后,中国科学院于 年 月在北京主持召开了青藏高原科学讨论会。时任中国科学院副院长钱三强任该会议组织委员会主席,秘书长由刘东生担任。会后,余位国外学者还赴西藏展开为期两周的野外旅行。这此会议是我国改革开放后举办的首个大型国际会议,得到了中外学术界的高度重视。邓小平在会间接见了与会的部分代表,因而产生了广泛的国际影响。就喜马拉雅地区而言,本次科考的最大亮点是,为配合中国登山队第二次攀登珠穆朗玛峰,科考队成立了由张洪波任分队长的中国登山队珠穆朗玛峰科学考察分队。这是我国组织的第三次针对珠峰的考察,也是对珠峰进行的最重要的一次考察。该考察分队分地质、大气物理和高山生理三个专业组,
25、其中地质组参加野外考察人员为中国科学院地质研究所的刘秉光、张洪波、汪一鹏、林传勇、郑锡澜、尹集祥等 人,张洪波任组长。其考察成果 年已经出版(中国科学院青藏高原综合科学考察队和中国登山队珠穆朗玛峰科学考察分队,)。中国登山队在 年的珠峰攀登过程中,采集了 间 个不同高度的 件岩石样品,这些样品的详细研究结果已经发表(尹集祥和郭师曾,)。年,作者赴西藏野外工作期间,在拉萨拜见了当年登顶并参与样品采集的罗则、贡嘎巴桑和桑珠 位登山家。他们对当年样品采集的情形记忆犹新。贡嘎巴桑在回忆珠峰峰顶样品采集过程时激动地说:“峰顶采样我晕倒 次,拿了 块石头,我自己一个都没留。那时要赠送什么地方,没有二话”。
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