广州地化所、深地科学卓越创新中心揭示青藏高原羌塘体块碰撞前属性与演化
全球的大型碰撞造山带通常包含多个碰撞前增生地体,这些增生地体的性质在很大程度上决定了整个造山带的性质和大陆碰撞与随后的发展演化。印度-亚洲大陆的碰撞和青藏高原的隆升被认为是近亿年全球最大的地质事件,是大陆碰撞与地质演化研究最理想的天然实验室。与印度大陆碰撞前的亚洲大陆是由松潘甘孜、羌塘、拉萨等地块依次增生组成,这些地体性质各异,对其碰撞前属性的认识是理解青藏高原大陆碰撞及后碰撞地质变形演化的重要前提。然而,由于缺少碰撞前幔源岩浆岩等深部“岩石探针”的约束,青藏高原核心羌塘北部地块的碰撞前属性及演化一直是研究空白,成为青藏高原的隆升演化机制在近百年的研究后仍是未知之谜的原因之一。
针对上述问题,中国科学院广州地球化学研究所、深地科学卓越创新中心马林副研究员,王强研究员、唐功建研究员与英国卡迪夫大学Andrew Kerr博士合作,选取羌塘北部靠近金沙江缝合带的邦达措钠质基性岩浆岩为研究对象(图1),通过岩石学、地球化学及锆石U-Pb定年工作,取得了以下认识:
图1 青藏高原羌塘地块北部邦达措钠质辉绿岩与玄武岩和岩相学照片
1) 邦达措钠质基性岩石形成于晚中生代,可分为晚侏罗世(148 Ma)和晚白垩世(90 Ma)两期,都具有明显的洋岛玄武岩地球化学特征,例如,富集不相容元素Nb(高达139ppm)和轻稀土元素等;
2) 羌塘北部地幔在碰撞前经历了两阶段演化:晚侏罗世平坦俯冲的班怒特提斯或新特提斯洋平坦俯冲导致海洋沉积物和洋壳残片堆积于羌塘北部之下,并交代形成北羌塘碳酸盐质岩石圈地幔,地幔温度为1225-1240℃,深度为90-100 km(图2);
3) 晚白垩世由于俯冲板片扰动,叠置增厚的北羌塘岩石圈发生拆沉,导致软流圈部分熔融上涌并与先存的碳酸岩质岩石圈地幔发生相互作用,地幔温度为1331-1345℃,深度为70-80 km(图2);
4) 羌塘北部在大陆碰撞前存在一个相对高温且软弱的继承的碳酸质岩石圈地幔。羌塘北部新生代的富集地幔更可能是晚白垩世后亚洲大陆俯冲的产物。这些认识将有助于进一步理解青藏高原新生代多地体碰撞系统的地质特征和隆升机制。
图2 羌塘北部晚中生代邦达措钠质基性岩的地幔潜能温度和压力估算
研究成果近期发表于国际期刊《Lithos》上,该项研究成果获得了国家自然科学基金项目 (41872062,91855215,41630208),国家第二次青藏高原科考(2019QZKK0702),中科院战略性先导科技专项 (A) (XDA2007030402),国家重点研发计划 (2016YFC0600309),中科院青年创新促进会(2017404)的资助。论文信息如下:
Ma, L., Wang, Q., Kerr, A. C., Tang, G.‐J., (2021). Nature of the pre-collisional lithospheric mantle in Central Tibet: Insights to Tibetan Plateau uplift. Lithos, 388-389,106076. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2021.106076
相关链接:https://authors.elsevier.com/a/1cjKL5aRZYXoY
同位素地球化学国家重点实验室&科技与规划处 供稿