研究亮点

王瑞:印度板片撕裂诱发东冈底斯带巨量斑岩成矿作用在中新世集中产出【GSAB, 2021】
发布:科技处 2021-07-19 阅读:

板片撕裂经常伴随着显著的地质特征,例如基性岩脉、链式的碱性火山杂岩、地震波速异常、热异常、线性分布的大型-超大型斑岩矿床(例如南美)。这些撕裂若发生在俯冲大洋板片,其引发的一系列构造-岩浆-成矿事件往往较为显著,容易鉴别。相比而言,俯冲大陆板片的撕裂,尽管可以被上地幔速度结构成像所识别,但由于其上覆岩石圈较厚,且遭受较为复杂的构造演化叠加,其引发的地质特征往往被掩盖。

在我国青藏高原南部,地球物理学家利用面波对上地幔结构成像,并利用Pn波对上地幔顶部成像,已经在岩石圈地幔深度识别出三条显著的撕裂,其中S波异常最明显的撕裂(T1)是顺着亚东-谷露断裂带分布的(图1),该撕裂是如何影响藏南构造-岩浆-成矿格局的?针对这一重要科学问题,中国地质大学(北京)王瑞教授与朱弟成教授,联合地科院侯增谦研究员和杨志明研究员,澳大利亚莫纳什大学Roberto Weinberg教授,围绕着T1撕裂开展了系统的岩石学、矿床学和地球化学研究,取得了以下重要认识:

1)   T1撕裂周边开展了精细的中新世花岗岩Nd同位素填图,显示Nd同位素值以T1为轴呈现出对称分布的特征(图2),指示了T1撕裂诱导了新生下地壳的大规模重熔,这也就合理的解释了超大型斑岩铜矿床,例如驱龙和甲玛为何都位于T1撕裂的正上方(图3)。

2)   T1撕裂不仅影响了中新世花岗岩的同位素组成,T1周围的花岗岩的形成时代(~15-10 Ma)相比于整个拉萨地体,都普遍年轻了5Ma,代表了T1撕裂的开启时间。

3)   T1撕裂从拉萨地体一直贯穿到喜马拉雅带。在喜马拉雅带活动的关键证据有:(aT1周边发育一系列高压到高温的变质作用,具体表现为榴辉岩相转变为麻粒岩相(图3),可能与T1撕裂引发的热异常有关;(b)在紧邻T1的然巴附近发现了含地幔来源的MME包体的淡色花岗岩(图3),以及超钾质岩,都表明T1撕裂引发了强烈的壳幔相互作用;(cT1周围的喜马拉雅淡色花岗岩的形成时代也普遍偏年轻,诸多证据都显示了印度板片撕裂作用发生在~15-10 Ma

4)   俯冲印度板片撕裂并不是西藏南部整体构造-岩浆格局的一级控制,撕裂作用引发的热异常和岩浆事件是叠加在印度-亚洲碰撞和印度板片俯冲的基础上的。

碰撞背景下的斑岩矿床成为了近年来找矿勘查的重点。位于青藏高原的冈底斯后碰撞斑岩成矿带,目前已经探明的Cu金属量超过了45Mt,其中发育有超大型的驱龙和甲玛等斑岩矿床,使得冈底斯带成为研究碰撞型斑岩成矿作用的代表性地区。本次研究证实了,冈底斯带后碰撞斑岩成矿作用在东冈底斯的集中发生受控于印度板片撕裂。该研究进一步完善了大陆碰撞成矿理论,明确成大矿的形成机制,对于碰撞带的找矿勘查有重要的指示意义。

 

1:藏南地质图和三条撕裂走向分布


 

2 T1撕裂在冈底斯-喜马拉雅造山带引发了S波异常、Nd同位素对称分布、高温麻粒岩相变质作用和强烈的壳幔相互作用。


3:冈底斯中新世斑岩矿床集中产出于T1撕裂正上方

 

上述研究成果发表在国际地质学领域著名期刊《Geological Society of America Bulletin》,Wang, R.*(王瑞), Weinberg, R.F.*, Zhu, D.C.(朱弟成), Hou, Z.Q.(侯增谦), Yang, Z.M.(杨志明), 2021. The impact of a tear in the subducted Indian plate on the Miocene geology of the Himalayan-Tibetan orogen. Geological Society of America Bulletin, https://doi.org/10.1130/B36023.1

全文链接:https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/gsabulletin/article-abstract/doi/10.1130/B36023.1/602752/The-impact-of-a-tear-in-the-subducted-Indian-plate