研究亮点

黄丰:印度-亚洲大陆初始碰撞后新特提斯洋持续俯冲产生弧岩浆作用 【GSA Bulletin,2020】
发布:科技处 2020-12-30 阅读:

目前对于大洋板片俯冲末期,尤其是两个大陆发生初始碰撞时已经俯冲至活动大陆岩石圈下部的大洋岩石圈板片的活动过程和其对应岩浆记录尚不明确。相关的重要科学问题是,大陆碰撞时的岩浆作用与岛弧岩浆之间有何关系,是否具有类似的形成机制?随着大洋岩石圈的俯冲和消亡,活动大陆的岩石圈垂向上的物理化学结构是否会产生变化?新生代的青藏高原造山带为刻画大陆碰撞岩浆相关作用和大洋岩石圈俯冲至消亡对应的岩石圈物质和结构转变过程提供了机会。

针对上述科学问题,我校金属同位素与壳幔物质循环求真研究群体和地球科学与资源学院黄丰副教授、许继峰教授和美国密歇根州立大学Tyrone Rooney副教授等对印度-亚洲大陆碰撞前缘的拉萨地块南部拉萨市东侧达孜县早新生代火成岩开展了锆石U-Pb年代学、全岩主微量元素、Sr-Nd和锆石Hf同位素研究,取得了以下重要认识:

1 藏南拉萨地块早新生代火成岩时代及分布特征

1)拉萨地块内部早新生代镁铁质岩石主要形成于57~50 Ma (图1),达孜地区镁铁质岩石以辉长岩和辉绿岩为主,侵入至侏罗纪叶巴组和早新生代花岗闪长岩中,它们形成于约57 Ma,代表了新生代以来最早的幔源岩浆产物。对喜马拉雅中部地区印度-亚洲大陆初始碰撞时间已被限制为65~60 Ma,新特提斯洋板片完全断离时间为55~50 Ma甚至更晚,达孜镁铁质岩石是从大陆碰撞到大洋板片断离过程的岩浆记录

2)达孜镁铁质岩石显示了与拉萨地块南缘白垩纪以来典型的岛弧岩浆一致的元素和Sr-Nd同位素组成,与大陆碰撞后出现的岩浆具有不同的岩石地球化学组成(图2),揭示了即使大陆已经开始发生碰撞,具有岛弧地球化学特征的岩浆作用仍会持续至少数个百万年。

2 拉萨地块内不同时代和构造背景的镁铁质岩石的地球化学成分对比

3)正演的ABS5模型结果表明,达孜镁铁质岩石是俯冲板片物质交代过的地幔楔橄榄岩于1.3-1.5 GPa深度发生高程度部分熔融的产物(图3)。说明印度和亚洲大陆发生初始碰撞后,新特提斯洋俯冲板片持续脱水改造上覆的岩石圈地幔物质和组成,较小的熔融压力揭示了在57 Ma高原南部的岩石圈并未发生明显加厚。

3 新特提斯洋俯冲系统化学动力学卡通示意图

4)在大陆初始碰撞和大洋板片断离过程的时间间隔内,岩浆形成的过程可能也在发生转变。虽然大陆碰撞后板片物质渗透上地幔并导致熔融的过程仍在继续,但是富水的新特提斯洋壳部分熔融形成林子宗火山岩系列的过程也在同时进行。在该动力学转变的时间间隔内,岩浆形成过程具有明显的复杂性,大陆碰撞早期岩浆作用可能是多种过程共同作用的结果。

本研究对高原南部同碰撞时期的岩浆作用机制进行了探讨,提出了即使在两个大陆发生初始碰撞后岛弧型岩浆也将持续数个百万年,建立了新特提斯洋俯冲至断离过程中拉萨岩石圈垂向上的物理化学结构,为探索大陆碰撞带岩浆形成的温压条件和动力学过程提供了可靠的岩石学和地球化学依据。上述成果发表在国际地质学领域著名期刊《GSA Bulletin》,Huang, F., Rooney T. O., Xu J.-F., Zeng, Y.-C. (2020) Magmatic record of continuous Neo-Tethyan subduction after initial India-Asia collision in the central part of southern Tibet. GSA Bulletin, doi: 10.1130/B35444.1.

全文链接:https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/gsabulletin/article/doi/10.1130/B35444.1/593154/Magmatic-record-of-continuous-Neo-Tethyan