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紀偉強等-GCA:藏南中新世加厚地殼熔融及其對喜馬拉雅淡色花崗巖成因的制約
2020-06-03 | 作者: | 【 】【打印】【關閉

  漸新世-中新世是青藏高原形成和演化的重要時期,基本奠定了高原現今的整體格局。青藏高原南部初始碰撞后消失的巖漿活動在該時期變得活躍,拉薩地塊、雅魯藏布縫合帶和喜馬拉雅地區均廣泛發育巖漿巖。這些巖漿巖在形成時間上具有較好的關聯性,但是在巖石類型和地球化學組成上卻差異明顯。雅魯藏布縫合帶北側的拉薩地塊以發育超鉀質巖石和鈣堿性埃達克質巖石為主,分別來自于交代巖石圈地幔和加厚下地殼的熔融,巖漿形成過程中存在地幔熱源和物源的重要貢獻;縫合帶南側的喜馬拉雅地區則主要發育淡色花崗巖巖漿活動。傳統觀點認為喜馬拉雅淡色花崗巖來自于變沉積巖的部分熔融,可以作為S型花崗巖(源巖為沉積巖)的典型代表,并且淡色花崗巖形成和喜馬拉雅造山過程中不存在地幔的貢獻。為什么已經碰撞拼合三十個百萬年后,這些空間上緊密相鄰地區的巖石類型和深部動力學過程具有如此明顯的差異?或者,喜馬拉雅淡色花崗巖由于經歷了強烈的巖漿演化和地殼混染,已經不能代表原始巖漿性質,因此也難以準確反映深部動力學過程。 

  巖漿從源區熔融到地殼淺部就位過程中具有不同的熔體運移方式,其中以脈狀形式上升的巖漿具有更快的運移速率和更低的巖漿演化-地殼混染程度,巖脈可能更好地反映原始巖漿性質和源區特征。因此,中國科學院地質與地球物理研究所巖石圈演化國家重點實驗室紀偉強副研究員與合作者選擇青藏高原南部地區(拉薩地塊南緣-雅魯藏布縫合帶-喜馬拉雅地區)廣泛分布的巖脈作為研究對象(1),開展了詳細的野外地質、年代學、巖石學和地球化學研究,取得了如下幾方面認識: 

  1)青藏高原南部地區巖脈的巖石類型包括云煌巖、細晶巖、花崗閃長斑巖和花崗斑巖等多種類型。云煌巖主要呈南北向延伸,并具有高的侵位角度,與該時期南北向正斷層的發育特征一致。花崗閃長斑巖和花崗斑巖脈主要呈東西向延伸,多順層侵位于不同時期地層中。細晶巖脈的野外產狀具有較大變化。鋯石、榍石和獨居石原位U-Th-Pb同位素定年結果表明,這些巖脈都形成于中新世中期(16-11 Ma)。 

  2)拉薩地塊南緣和縫合帶內的云煌巖和花崗閃長斑巖分別具有超鉀質和鈣堿性埃達克質地球化學組成,與拉薩地塊該時期兩類巖石特征相似(2);細晶巖脈具有介于兩者之間的組成特征,為兩種源區或巖漿共同作用的結果。這表明該時期拉薩地塊和雅魯藏布縫合帶深部動力學過程相似,都經歷了交代巖石圈地幔和加厚下地殼的部分熔融。 

  3)喜馬拉雅地區巖脈類型主要為花崗斑巖,其主量和微量元素組成均與拉薩地塊中新世加厚地殼來源埃達克質巖相似,如明顯的輕-重稀土分異、弱的Eu異常、高的Sr含量、高的La/YbSr/Y比值(2d和圖2h)。該花崗斑巖脈可能來自于喜馬拉雅地區加厚地殼的熔融,這表明中新世時期青藏高原南部地區廣泛發育加厚地殼熔融事件,可能與深部俯沖的印度大陸巖石圈的移除有關。 

  4)喜馬拉雅花崗斑巖具有低的初始Sr和高的初始Nd同位素組成,明顯不同于淡色花崗巖,也難以通過該地區目前發現的深部地殼巖石直接熔融產生(3a)。地球化學演化特征和數值模擬計算表明,花崗斑巖可以通過喜馬拉雅地區角閃巖和虧損地幔來源物質混合熔融形成,之后通過混染喜馬拉雅古老陸殼物質可以產生從巖脈到淡色花崗巖等不同同位素組成的巖石(3b)。 

  因此,喜馬拉雅淡色花崗巖可能不是傳統上認為的變沉積巖熔融來源的S型花崗巖,而是I型花崗巖(源巖為巖漿巖)巖漿通過高度分異演化和地殼混染形成,并且淡色花崗巖形成和喜馬拉雅造山過程中可能存在地幔的重要貢獻。  

1 青藏高原地質簡圖(a)和研究區采樣點分布(b)BNS:班公湖-怒江縫合帶;JS:金沙江縫合帶;MBT:主邊界斷層;MCT:主中央斷層;STDS:藏南拆離系;YTSZ:雅魯藏布縫合帶

2 藏南地區不同類型巖脈球粒隕石標準化稀土元素配分圖解(abcd)和原始地幔標準化微量元素蛛網圖解(efgh

3 藏南地區脈巖及相關巖石Sr-Nd同位素組成特征(a)和脈巖源巖熔融-地殼混染過程兩端元模擬(b)

  研究成果發表于國際權威學術期刊Geochimica et Cosmochimica Acta。(Ji W Q*, Wu F Y, Liu X C, Liu Z C, Zhang C, Liu T, Wang J G and Paterson S R. Pervasive Miocene melting of thickened crust from the Lhasa terrane to Himalaya, southern Tibet and its constraint on generation of Himalayan leucogranite[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2020, 278: 137156. DOI: 10.1016/j.gca.2019.07.048)(原文鏈接 

 
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