Геология Гималаев — это летопись самых драматичных и заметных творений огромного горного хребта, образованного тектоническими силами плит и вылепленного выветриванием и эрозией . Гималаи , которые простираются более чем на 2400 км между синтаксисом Намча Барва на восточном конце горного хребта и синтаксисом Нанга Парбат на западном конце, являются результатом продолжающегося орогенеза — столкновения континентальной коры двух тектонических плит , а именно, Индийской плиты, врезающейся в Евразийскую плиту . Гималайско-Тибетский регион снабжает пресной водой более одной пятой населения мира и составляет четверть мирового осадочного бюджета . Топографически пояс имеет много превосходных степеней: самая высокая скорость подъёма (почти 10 мм/год на Нангапарбат), самый высокий рельеф (8848 м на горе Джомолунгма на Эвересте ), одна из самых высоких скоростей эрозии 2–12 мм/год, [4] источник некоторых из крупнейших рек и самая высокая концентрация ледников за пределами полярных регионов . Эта последняя особенность принесла Гималаям их название, происходящее от санскритского слова , означающего «обитель снега».
С юга на север Гималаи (Гималайский ороген) делятся на 4 параллельные тектоностратиграфические зоны и 5 надвигов , которые простираются по всей длине Гималайского орогена. Каждая зона, фланкированная надвигами с севера и юга, имеет стратиграфию (тип пород и их слоистость), отличную от соседних зон. С юга на север зоны и основные разломы, их разделяющие, следующие: Главный фронтальный надвиг (MFT), Субгималайская зона (также называемая Сивалик ), Главный пограничный надвиг (MBT), Малые Гималаи (далее подразделяющиеся на «Малая Гималайская осадочная зона (LHSZ) и Малые Гималайские кристаллические покровы (LHCN)»), Главный центральный надвиг (MCT), Высокие (или Большие) Гималайские кристаллические образования (HHC), Южно-Тибетская система отслоения (STD), Тетис-Гималаи (TH) и Зона сочленения Инда и Цангпо (ISZ). [5] К северу от этого находится Трансгималайский хребет в Тибете, который находится за пределами Гималаев. Гималаи граничат с Индо-Гангской равниной на юге, с горами Памира на западе в Центральной Азии и с горами Хэндуань на востоке на границе Китая и Мьянмы .
С востока на запад Гималаи делятся на три региона: Восточные Гималаи , Центральные Гималаи и Западные Гималаи, в которых проживает несколько стран и штатов .
В позднем докембрии и палеозое индийский субконтинент , ограниченный на севере Киммерийскими супертеррейнами , был частью Гондваны и был отделен от Евразии океаном Палео-Тетис (рис. 1). В этот период северная часть Индии подверглась влиянию поздней фазы панафриканской орогенеза , которая отмечена несогласием между ордовикскими континентальными конгломератами и подстилающими их кембрийскими морскими отложениями . Многочисленные гранитные интрузии, датируемые примерно 500 млн лет назад, также приписываются этому событию.
В раннем карбоне между Индийским субконтинентом и киммерийскими супертеррейнами развилась ранняя стадия рифтинга . В раннем пермском периоде этот рифт превратился в океан Неотетис (рис. 2). С этого времени киммерийские супертеррейны дрейфовали от Гондваны на север. В настоящее время Иран , Афганистан и Тибет частично состоят из этих террейнов.
В норийском веке (210 млн лет назад) крупный рифтогенный эпизод расколол Гондвану на две части. Индийский континент стал частью Восточной Гондваны вместе с Австралией и Антарктидой . Однако разделение Восточной и Западной Гондваны, а также образование океанической коры, произошло позже, в келловейском веке (160–155 млн лет назад). Затем Индийская плита отделилась от Австралии и Антарктиды в раннем меловом периоде (130–125 млн лет назад) с открытием «Южно-Индийского океана» (рис. 3).
В позднем мелу (84 млн лет назад) Индийская плита начала очень быстро дрейфовать на север, покрыв расстояние около 6000 км [6] , при этом океаническая субдукция продолжалась до окончательного закрытия океанического бассейна и надвигания океанических офиолитов на Индию, а также до начала тектонического взаимодействия континент-континент, начавшегося около 65 млн лет назад в Центральных Гималаях . [7] Изменение относительной скорости между Индийской и Азиатской плитами с очень высокой (18-19,5 см/год) до высокой (4,5 см/год) около 55 млн лет назад [8] является косвенным подтверждением столкновения в то время. С тех пор произошло сокращение земной коры примерно на 2500 км [9] [10] [11] [12] и поворот Индии на 45° против часовой стрелки в северо-западных Гималаях [13] и на 10°-15° против часовой стрелки в северо-центральном Непале [14] относительно Азии (рис. 4).
Хотя большая часть океанической коры была «просто» погружена под Тибетский блок во время движения Индии на север, было выдвинуто по крайней мере три основных механизма, как по отдельности, так и совместно, для объяснения того, что произошло с 2500 км «исчезнувшей континентальной коры » после столкновения .
Хотя вполне разумно утверждать, что столь значительное сокращение земной коры, скорее всего, является результатом сочетания этих трех механизмов, тем не менее именно последний механизм создал высокий рельеф Гималаев.
Гималайская тектоника приводит к долговременной деформации. Это включает в себя сокращение по Гималаям, которое варьируется от 900 до 1500 км. Указанное сокращение является результатом значительной продолжающейся сейсмической активности. Продолжающееся сближение Индийской плиты с Евразийской плитой приводит к мегаземлетрясениям. Эти сейсмические события могут достигать более 8 баллов и приводить к интенсивному повреждению инфраструктуры. Среднекоровый рамп в Гималаях является ключевой геологической особенностью в истории как для долгосрочных, так и для краткосрочных сейсмических процессов, связанных с деформацией и сокращением. За последние 15 млн лет рамп постепенно сместился на юг из-за дуплексации, аккреции и тектонического подрезания. [16]
Продолжающееся активное столкновение Индийской и Евразийской континентальных плит ставит под сомнение одну из гипотез движения плит, основанную на субдукции.
Одним из самых поразительных аспектов гималайского орогена является латеральная непрерывность его основных тектонических элементов. Гималаи классически делятся на четыре тектонических блока, которые можно проследить на протяжении более 2400 км вдоль пояса (рис. 5 и рис. 7). [c]
Субгималайская тектоническая плита иногда упоминается как Цис-Гималайская тектоническая плита в старой литературе. Она образует южные предгорья Гималайского хребта и в основном состоит из миоценовых и плейстоценовых молассовых осадков, образовавшихся в результате эрозии Гималаев. Эти молассовые отложения, известные как « формации Мурри и Сиваликса » , имеют внутренние складки и переплетения . Субгималайский хребет надвинут вдоль Главного фронтального надвига на четвертичный аллювий , отложенный реками, текущими из Гималаев ( Ганг , Инд , Брахмапутра и другие), что свидетельствует о том, что Гималаи по-прежнему являются очень активным орогеном .
Тектоническая плита Малых Гималаев (LH) в основном образована верхнепротерозойскими и нижнекембрийскими обломочными осадками пассивной индийской окраины, перемежающимися с некоторыми гранитами и кислыми вулканитами (1840 ± 70 млн лет назад [17] ). Эти осадки надвинуты на Субгималайский хребет вдоль Главного пограничного надвига (MBT). Малые Гималаи часто появляются в тектонических окнах (окна Киштвар или Ларджи-Кулу-Рампур) в пределах кристаллической последовательности Высокогималайских гор.
Центральный Гималайский домен образует костяк Гималайского орогена и охватывает области с наиболее высоким рельефом (высочайшими вершинами). Его обычно разделяют на четыре зоны.
В литературе существует около 30 различных названий для описания этой единицы; наиболее часто встречающиеся эквиваленты - "Большая Гималайская последовательность" , " Тибетская плита " и "Высокогималайская кристаллическая" . Это 30-километровая, средне- и высокосортная метаморфическая последовательность метаосадочных пород , которые во многих местах прорваны гранитами ордовикского (около 500 млн лет) и раннего миоцена (около 22 млн лет). Хотя большинство метаосадков, образующих HHCS, имеют позднепротерозойский - раннекембрийский возраст , в нескольких областях также можно найти гораздо более молодые метаосадки, например, мезозойские в синклинали Танди в Непале и долине Варван в Кистваре в Кашмире , пермские в "слое Чулдо" , ордовикско - каменноугольные в " области Сарчу " на шоссе Лех-Манали . В настоящее время общепризнано, что метаосадки HHCS представляют собой метаморфические эквиваленты осадочных серий, формирующих основание вышележащих " Тетис Гималаев " . HHCS образует крупный покров , который надвинут на Малые Гималаи вдоль " Главного Центрального Надвига " (MCT).
Тетис Гималаи представляет собой синклинорий шириной приблизительно 100 км, образованный сильно складчатыми и черепитчатыми, слабо метаморфизованными осадочными сериями. Несколько покровов, называемых «северогималайскими покровами» [18] , также были описаны в пределах этого подразделения. Почти полная стратиграфическая летопись от верхнего протерозоя до эоцена сохранилась в отложениях TH. Стратиграфический анализ этих осадков дает важные указания на геологическую историю северной континентальной окраины Индийского субконтинента от ее гондванской эволюции до ее континентального столкновения с Евразией . Переход между в целом низкосортными осадками «Тетис Гималаи» и подстилающими низко- и высокосортными породами «высокогималайской кристаллической последовательности» обычно является прогрессивным. Но во многих местах вдоль Гималайского пояса эта переходная зона отмечена крупной структурой, «Центральногималайской системой отслоения» , также известной как « Южно-тибетская система отслоения » или «Северогималайский нормальный разлом» , которая имеет индикаторы как растяжения, так и сжатия. См. раздел текущих геологических исследований ниже.
" Метаморфический купол Ньямалинг- Цо Морари " в регионе Ладакх , "синклинорий Тетис Гималаи" постепенно переходит на север в большой купол зеленосланцевых до эклогитовых метаморфических пород. Как и в случае с HHCS, эти метаморфические породы представляют собой метаморфический эквивалент осадков, формирующих основание Тетис Гималаев. " Докембрийская формация Фе" также здесь прорвана несколькими ордовикскими (около 480 млн лет [19] ) гранитами.
Единицы Ламаюру и Маркха образованы флишами и олистолитами, отложенными в турбидитной среде, на северной части индийского континентального склона и в прилегающем бассейне Неотетис . Возраст этих осадков варьируется от поздней перми до эоцена .
Метаморфические породы Гималаев могут быть очень полезны для расшифровки и разработки моделей тектонических отношений. Согласно Кону (2014), эксгумацию метаморфических пород можно объяснить Главным Гималайским надвигом. [20] Хотя механизм размещения метаморфических пород более высокого качества поверх метаморфических пород более низкого качества все еще активно обсуждается, Кон полагает, что это связано с длительными периодами транспортировки метаморфических пород более высокого качества по Главному Гималайскому надвигу. По сути, чем дольше породы более высокого качества пространственно взаимодействовали с надвигом, тем дальше они были перемещены.
Эксгумацию эклогитовых и гранулитовых пород можно объяснить несколькими различными моделями. Первая модель включает разрыв плиты, когда нижняя плита отрывалась в мантию, что приводило к большому количеству отскоков. Вторая модель утверждает, что породы достигли определенной точки в субдукции, а затем были вытеснены обратно через канал, по которому они спустились, из-за проблем с пространством. Третья модель утверждает, что толстая континентальная кора Индии еще больше усугубила проблему с пространством и вызвала угловой поток этих пород обратно вверх по каналу. Четвертая модель включает породы, транспортируемые вдоль Главного Гималайского надвига.
ISZ, также называемая зоной сутура Инд-Ярлунг , зоной сутура Ярлунг-Зангпо или зоной сутура Ярлунг-Цангпо, определяет зону столкновения между Индийской плитой и батолитом Ладакх (также Трансгималайским или Каракорумско-Лхасским блоком ) на севере. Эта зона сутура образована:
Современная скорость конвергенции между Индийской и Евразийской плитами оценивается примерно в 17 мм/год. [21] Эта конвергенция обеспечивается сейсмической активностью в активных зонах разломов. В результате Гималайский хребет является одним из самых сейсмически активных регионов в мире. В этом регионе за последние 100 лет произошло много землетрясений высокой магнитуды, включая землетрясение Кангра 1905 года , землетрясение Киннаур 1975 года , землетрясение Уттаркаши 1991 года и землетрясение Чамоли 1999 года , все из которых были зарегистрированы с магнитудой, равной или превышающей Mw 6,6.
Недавнее исследование (Parija et al, 2021) стремилось количественно оценить передачу кулоновского напряжения в Западных Гималаях. Передача кулоновского напряжения используется для количественной оценки того, как землетрясения сбрасывают напряжение, определяя области, которые подвергаются повышенному напряжению, и те, которые были разгружены. Это исследование и ему подобные важны для понимания текущего состояния зон разломов в регионе, а также их потенциала разрыва в будущем. [21]
Локальные вопросы геологии и геоморфологии различных частей Гималаев обсуждаются на других страницах: