西藏南部印度-亚洲碰撞带岩石圈: 岩石学-地球化学约束

拟以岩石学和地球化学的研究为基础, 结合地球物理与构造地质学的研究成果, 从一个侧面探讨青藏高原岩石圈、特别是印度-亚洲主碰撞带岩石圈结构、组成及今后进一步的研究方向.印度-亚洲主碰撞带具有青藏高原最厚的地壳, 由初生地壳及再循环地壳两类不同性质的地壳构成; 青藏巨厚地壳是由于构造增厚及地幔物质注入(通过岩浆作用) 增厚两种机制形成的.碰撞以来藏南地壳加厚主要发生在约50~25Ma期间.青藏岩石圈地幔在地球化学和岩石学上是不均一的, 至少存在3种地球化学端元: (1) 新特提斯大洋岩石圈端元; (2) 印度陆下岩石圈端元; (3) 新特提斯闭合前青藏原有的岩石圈端元.在青藏高原还发现了一批壳幔深源岩石包体及高压-超高压矿物, 对于认识青藏深部有重要的意义.可以识别出青藏高原现今存在3种岩石圈结构类型: 第1种, 增厚的岩石圈(帕米尔型); 第2种, 减薄的岩石圈(冈底斯型); 第3种, 加厚-减薄-再加厚的岩石圈(羌塘型).这3类岩石圈是否在时间上具有先后顺序, 尚无明确的证据, 需要在今后加以注意.研究表明, 沿冈底斯带后碰撞钾质-超钾质火山活动, 可能与新特提斯洋俯冲板片在后碰撞阶段的断离及印度大陆岩石圈向青藏的持续俯冲作用有关, 但西段、中段与东段的动力学机制不相同.在青藏高原北部地区(羌塘、可可西里等地区), 后碰撞钾质-超钾质火山活动, 可能与波状外向扩展式的软流圈上隆引起的减压熔融有关.在高原北缘西昆仑、玉门等地区, 其形成机制可能为大规模走滑断层引起的减压熔融.青藏高原后碰撞火成活动具有明显而有规律的时空迁移.同碰撞的林子宗火山活动在65Ma左右始于冈底斯南部, 标志印度-亚洲大陆碰撞的开始.于45Ma左右火山活动向北迁移到羌塘-“三江”北段, 开始了后碰撞火山活动; 然后自内向外迁移, 即北向可可西里、南向冈底斯(在冈底斯内部又自西向东)、东向西秦岭迁移; 最后(6Ma以来), 再分别向高原的西北、东北、东南三隅迁移.结合已有地球物理资料, 一种可能的解释是它可能暗示由印度和亚洲大陆板块碰撞所诱发的深部物质(如中-下地壳、软流圈地幔物质) 流动.      

青藏高原地质研究的回顾与展望

青藏高原是世界上最高最大最年青的高原,被国际地学界公认为世界上研究大陆动力学最理想的天然实验室。特提斯的形成演化及高原的隆起是青藏高原地学研究的两大主题,包含了众多引人入胜的重要科学问题。笔者对其中8个科学问题进行了回顾与展望,它们是:青藏高原的前身——特提斯的形成演化;印度-亚洲大陆碰撞;青藏高原壳幔结构与物质组成;青藏巨厚地壳的成因;青藏高原深部物质的横向流动;地幔柱;高原隆升与生长;成矿作用。     

从岩浆岩看青藏高原地壳的生长演化

青藏巨厚陆壳的性质和形成机制,是重要的科学问题.通过对青藏岩浆岩,特别是其Nd、Hf同位素的研究,证明青藏高原并存着新生地壳和再循环地壳两类地壳.地壳的结构和属性对成矿矿种、矿床类型和分布有重要的控制作用.青藏巨厚地壳是由两种机制（构造加厚;地幔物质通过岩浆作用注入加厚）共同造成的,二者贡献比例约6:4.地壳增厚主要发生在50~25 Ma期间.大陆碰撞带是造成地壳净生长的重要构造部位.      

印度大陆与亚洲大陆早期碰撞过程与动力学模型——来自西藏冈底斯新生代火成岩证据

为了揭示青藏高原的形成演化及其隆升历史,本文主要立足于西藏冈底斯带新生代岩浆岩,研究了印度—亚洲大陆碰撞早期阶段的关键岩石记录、详细碰撞过程和深部动力机制。西藏新生代火山-岩浆活动贯穿于主碰撞造山过程的始终,形成规模巨大的冈底斯火成岩浆岩带,其中,火山活动形成著名的林子宗第三纪火山岩系(64~43Ma),岩浆作用则形成3个时间连续、但组合不同的岩浆序列,即:1壳源花岗岩组合(65~50Ma)、2正εNd花岗岩-辉长岩组合(52~47Ma)和3幔源玄武质次火山岩-辉绿岩组合(53~42Ma)。林子宗第三纪火山岩系形成于印度—亚洲大陆对接碰撞之后(~65Ma),不整合覆盖于中生代褶皱构造层之上,中下部钙碱性—高钾钙碱性火山岩显示岛弧/陆缘弧地球化学特征,主要来自于洋壳板片流体交代的地幔楔形区,上部钾玄岩系火山岩则更多地显示壳源特征。壳源花岗岩主要侵位于冈底斯东段腾冲地区,成因类型为白云母过铝花岗岩和富钾钙碱性花岗岩,其高(87Sr/86Sr)i(>0.710)和低εNd(<-7)同位素组成反映其源于碰撞加厚的砂泥质地壳的深熔作用。正εNd值(+2~+5)花岗岩和辉长岩沿冈底斯带成对侵位,花岗岩具有埃达克岩与弧花岗岩过渡特征,其形成有较多的幔源物质贡献;辉长岩正εNd值特征(+2.5~+7.0)、REE平坦型或弱富集型以及亏损大部分不相容元素(Nb,P,Ti,U,Th,LREE)特征,反映软流圈地幔对岩浆形成产生重要贡献。幔源玄武质次火山岩主要为钙碱性岩系,REE平坦型,低(87Sr/86Sr)i(<0.7060)、高εNd(高达+4.3),同位素组成接近于MORB,证明其来源于亏损的软流圈地幔。根据这些构造-岩浆事件的时空分布、岩石组合特征、岩石地球化学以及岩浆演变序列,提出了一个青藏高原大陆碰撞的四阶段演化模式。这个模式强调了170~60Ma,新特提斯洋板片回转,印度大陆与亚洲大陆发生碰撞(≥65Ma),并导致加厚地壳深熔;260~54Ma,印度大陆板片向北陡深俯冲,下地壳缩短加厚,地壳深熔作用持续;353~41Ma,新特提斯洋板片发生断离,并向下拆沉。软流圈物质透过板片断离窗上涌,诱发地幔楔、上覆加厚的镁铁质下地壳熔融;4陡深俯冲的印度大陆板片因特提斯洋板片断离而发生折返,开始低角度俯冲(<40Ma),导致高原内部的陆内俯冲、走滑剪切与地壳缩短,造成冈底斯岩浆间断(40~26Ma)和拉萨地体初始抬升。因此,在青藏高原碰撞造山过程中,主碰撞期造山(65~41Ma)的动力机制主要是印度大陆板片的陡角度俯冲和特提斯洋板片断离,晚碰撞期造山(40~26Ma)的动力机制主要为印度大陆板片的低角度俯冲。     

特约主编致读者

岩浆岩是地球演化过程的重要物质记录,是重建板块构造过程中的大洋与大陆演化历史、揭示壳幔相互作用、地球深部高级变质作用和成矿作用等深部过程的“岩石探针”。近半个世纪,尤其是进入21世纪以来,随着分析测试技术的飞速发展,通过岩石学与同位素年代学、地球化学、矿床学等传统学科的紧密交叉融合,在对我国华北、华南、青藏高原等热点地区的深入研究中,涌现出了大量具有重要国际影响的原创性研究成果,在我国为实现从地学大国到地学强国的征程中留下了浓墨重彩的一笔。莫宣学院士在60年的岩石学研究中,提出并丰富了“岩石探针”的研究思路和方法,成功应用在青藏高原及邻区的科研实践中。本专辑论文注重“岩石探针”的研究思路与方法,围绕岩浆作用与深部过程所涉及的相关科学问题,开展了一系列深入研究,具体可以归纳为岩石探针与全球构造、岩石成因与区域演化和地质流体与成矿作用三个方面。 “岩石探针”的研究方法为揭示岩石圈结构与演化、从大洋到大陆的板块构造等全球构造中的关键科学问题提供了重要证据,专辑的9篇论文进行了这方面的综合论述。岩石组合的准确识别是进行岩石大地构造研究的基石,邓晋福等人把表征洋壳俯冲作用的英云闪长岩奥长花岗岩花岗闪长岩（TTG）岩石构造组合分为4个亚类,它们产出于不同构造环境,为重建岩浆弧壳幔物质结构与热结构、揭示洋壳俯冲有关的成矿过程提供了重要的岩石学依据。牛耀龄等人针对“俯冲带如何开始”的半个世纪难题,提出“岩石圈内横向物质组成差异导致的密度差是俯冲带形成的起因”和“所有岛弧一定有大陆（或海底高原）基底”的推论,并认为可以通过采集和研究岛弧基底岩石来验证。岩石探针揭示了典型地区的构造演化历史,滇西羊拉花岗岩再现了金沙江古洋盆的穿时（246~213 Ma）碰撞闭合过程,而塔里木克拉通东北缘库鲁克塔格地区发育的约1 551 Ma基性岩浆活动则记录了中元古代早期的哥伦比亚超大陆裂解事件。青藏高原中、新生代冈底斯弧岩浆作用的成分与时空分布蕴含了特提斯洋俯冲到印度亚洲大陆碰撞的连续构造演化过程,而其中的约200 Ma和约90 Ma两个时间切面所代表的中生代冈底斯弧,因具有大量角闪石岩和玄武安山质平均成分,而可能成为探究中生代冈底斯弧成因、地壳垂向结构和地壳形成机制,解开大陆地壳形成与演化之谜的新例证。“岩石探针”与同位素地球化学示踪（全岩/锆石的元素和Nd Hf同位素）的高效结合,是探测深部岩石圈组成与演化、划分不同地球化学省和块体、刻画陆壳生长与造山带发育模式、分析区域成矿规律的重要手段,已经成功应用在我国华北克拉通、扬子克拉通、大别造山带、中亚造山带和青藏高原等重要地质单元,以及俄罗斯、澳大利亚、蒙古等国家的地质研究中。侯增谦等人在青藏高原地质研究中,识别出地壳物质三维架构（新生地壳/古老地壳/再造地壳）的成矿控制规律,即新生地壳控制Cu-Au-Ni矿床、古老地壳控制Mo-Pb-Zn和稀有金属、再造地壳发育Fe矿,将探究成矿作用的深部控制因素研究推到新的高度。 岩石探针方法广泛应用于阐述岩石成因与区域演化,专辑10篇论文分别在青藏高原南部的冈底斯岩浆岩带、高原东缘的滇西和川西地区,以及大别造山带、燕山造山带和兴蒙造山带开展了研究,为综合揭示区域构造岩浆变质成矿过程,提供了不可或缺的地质证据。 地质流体系统被认为是有效解剖固体地球科学问题的关键,将地质流体研究与岩浆作用、成矿作用紧密结合,是近年构造岩浆成矿作用研究的新趋势。专辑6篇论文内容涉及地质流体与成矿作用方面的研究,包括：介绍流体晶、流体岩及有效识别与流体共存的矿物岩石体系的方法,从而更好地揭示岩浆成矿作用过程;认为在胶东地区,有利的岩浆岩岩石组合、岩石成因与构造类型是区域上大型超大型金矿形成的物质基础;砂岩U矿、云南迤纳厂Fe-Cu-稀土矿床、东昆仑东山根Cu-Pb-Zn矿区的研究,为进一步阐述岩浆构造成矿的内在关联给出了新证据。     

印度大陆与亚洲大陆早期碰撞过程与动力学模——来自西藏冈底斯新生代火成岩证据

为了揭示青藏高原的形成演化及其隆升历史,本文主要立足于西藏冈底斯带新生代岩浆岩,研究了印度-亚洲大陆碰撞早期阶段的关键岩石记录、详细碰撞过程和深部动力机制.西藏新生代火山-岩浆活动贯穿于主碰撞造山过程的始终,形成规模巨大的冈底斯火成岩浆岩带,其中,火山活动形成著名的林子宗第三纪火山岩系(64～43 Ma),岩浆作用则形成3个时间连续、但组合不同的岩浆序列,即: ①壳源花岗岩组合(65～50 Ma)、②正εNd花岗岩-辉长岩组合(52～47 Ma)和③幔源玄武质次火山岩-辉绿岩组合(53～42 Ma).林子宗第三纪火山岩系形成于印度-亚洲大陆对接碰撞之后(～65 Ma),不整合覆盖于中生代褶皱构造层之上,中下部钙碱性-高钾钙碱性火山岩显示岛弧/陆缘弧地球化学特征,主要来自于洋壳板片流体交代的地幔楔形区,上部钾玄岩系火山岩则更多地显示壳源特征.壳源花岗岩主要侵位于冈底斯东段腾冲地区,成因类型为白云母过铝花岗岩和富钾钙碱性花岗岩,其高(87Sr/86Sr)i (＞0.710)和低εNd(＜-7)同位素组成反映其源于碰撞加厚的砂泥质地壳的深熔作用.正εNd值(+2～+5)花岗岩和辉长岩沿冈底斯带成对侵位,花岗岩具有埃达克岩与弧花岗岩过渡特征,其形成有较多的幔源物质贡献;辉长岩正εNd值特征(+2.5～+7.0)、REE平坦型或弱富集型以及亏损大部分不相容元素(Nb, P, Ti, U, Th, LREE)特征,反映软流圈地幔对岩浆形成产生重要贡献.幔源玄武质次火山岩主要为钙碱性岩系,REE平坦型,低(87Sr/86Sr)i (＜0.7060) 、高εNd (高达+4.3,同位素组成接近于MORB,证明其来源于亏损的软流圈地幔.根据这些构造-岩浆事件的时空分布、岩石组合特征、岩石地球化学以及岩浆演变序列,提出了一个青藏高原大陆碰撞的四阶段演化模式.这个模式强调了①70～60 Ma,新特提斯洋板片回转,印度大陆与亚洲大陆发生碰撞(≥65 Ma),并导致加厚地壳深熔;②60～54 Ma,印度大陆板片向北陡深俯冲,下地壳缩短加厚,地壳深熔作用持续;③53～41 Ma,新特提斯洋板片发生断离,并向下拆沉.软流圈物质透过板片断离窗上涌,诱发地幔楔、上覆加厚的镁铁质下地壳熔融;④陡深俯冲的印度大陆板片因特提斯洋板片断离而发生折返,开始低角度俯冲(＜40 Ma),导致高原内部的陆内俯冲、走滑剪切与地壳缩短,造成冈底斯岩浆间断(40～26 Ma)和拉萨地体初始抬升.因此,在青藏高原碰撞造山过程中,主碰撞期造山(65～41 Ma)的动力机制主要是印度大陆板片的陡角度俯冲和特提斯洋板片断离,晚碰撞期造山(40～26 Ma)的动力机制主要为印度大陆板片的低角度俯冲.     

青藏高原巨厚地壳：生长、加厚与演化

大陆地壳约占地表面积的40%, 其成因与生长, 是一个关乎人类生存和资源供给的基础地学问题。人们普遍认为, 大洋俯冲通过岛弧拼贴和幔源岩浆底侵形成造山带新生陆壳,大陆碰撞过程只对现存地壳进行再造,不产生新生地壳。青藏高原经历古/新特提斯大洋俯冲和印 亚大陆强烈碰撞, 拥有全球最厚的陆壳(65~80km), 是研究大陆地壳的形成、生长、加厚、演化与保存的天然实验室。我们研究表明, 古/新特提斯大洋的相继俯冲消减, 产生多期次的幔源镁铁质弧岩浆(270~66Ma), 在弧地壳下部底侵和上部侵位, 导致地壳侧向加积和垂向生长并加厚约10km。在同(软)碰撞期(65~41Ma), 印度大陆岩石圈俯冲导致俯冲前缘的洋壳板片回转和断离, 诱发软流圈地幔熔融及其幔源岩浆上升侵位, 在冈底斯碰撞带形成新生地壳, 并导致地壳加厚6~9km。在晚(硬)碰撞期(40~26Ma), 冈底斯碰撞造山带内不同地壳块体(地体)间发生逆冲叠覆, 导致中深层次地壳缩短加厚10~20km; 在碰撞带的后陆区, 印度大陆岩石圈地幔俯冲诱发软流圈沿地幔通道上涌, 侵蚀和吞噬地幔岩石圈, 并诱发其部分熔融, 向地壳注入大量幔源镁铁质岩浆, 形成新生地壳, 维持高原生长。在后碰撞期(<25Ma), 碰撞带和后陆区均发生地壳伸展与有限减薄, 伴有新生地幔组分少量注入和高原陆表强烈剥蚀。粗略估计：形成并保存于大陆碰撞造山带的新生地壳量占整个陆壳的28%, 大洋俯冲与大陆碰撞分别为青藏高原贡献了75%和25%的新生地壳。我们提出, 青藏高原巨厚地壳的形成发育, 实际上是幔源岩浆向地壳注入添加与中下地壳缩短加厚连续或交互作用的结果。伴随大洋俯冲与大陆碰撞, 巨厚地壳物质组成发生以新生地壳形成和古老地壳再造为特征的动态演变。镁铁质新生下地壳的大规模重熔与长英质岩浆大量侵位可能是巨厚地壳长英质化的主要机制。     

冈底斯岩浆弧的形成与演化

位于青藏高原南部的冈底斯岩浆弧是新特提斯大洋岩石圈长期俯冲导致的中生代岩浆作用的产物,而且在印度与亚洲大陆碰撞过程中叠加了强烈的新生代岩浆作用,是世界上典型的复合型大陆岩浆弧,也是研究增生与碰撞造山作用和大陆地壳生长与再造的天然实验室。基于岩浆、变质和成矿作用研究成果,我们将冈底斯弧的形成与演化历史划分5期,即新特提斯洋早期俯冲、新特提斯洋中脊俯冲、新特提斯洋晚期俯冲、印度-亚洲大陆碰撞和后碰撞期。第1期发生在晚白垩世之前,是以新特提斯洋岩石圈的长期俯冲、地幔楔部分熔融形成钙碱性弧岩浆岩为特征。长期的幔源岩浆作用导致了整个冈底斯弧发生显著的新生地壳生长,并在岩浆弧西部形成了一个大型的与俯冲相关的斑岩型铜矿。第2期发生在晚白垩世,活动的新特提斯洋中脊发生俯冲,软流软圈沿板片窗上涌,使上升的软流圈、地幔楔和俯冲洋壳发生部分熔融,导致了强烈的幔源岩浆作用和显著的新生地壳生长与加厚,并以不同类型和不同成分岩浆岩的同时发育和伴随的高温变质作用为特征。第3期发生在晚白垩世晚期,为新特提斯洋脊俯冲后残余大洋岩石圈的俯冲期,以正常的弧型岩浆作用为特征。第4期发生在古新世至中始新世,伴随印度与亚洲大陆的碰撞,俯冲的新特提斯洋岩石圈回转和断离引起软流圈上涌,诱发了强烈的幔源岩浆作用。在此阶段,大陆碰撞导致的地壳挤压缩短和幔源岩浆的底侵与增生,使冈底斯弧经历了显著的地壳生长和加厚,新生和古老加厚下地壳的高压、高温变质和部分熔融,幔源和壳源岩浆岩的共生和强烈的岩浆混合。所形成的I型花岗岩大多继承了新生地壳弧型岩浆岩的化学成分,并多显出埃达克岩的地球化学特征。在岩浆弧北部形成了一系列与起源于古老地壳花岗岩相关的Pb-Zn矿床。第5期发生在晚渐新世到早-中中新世的后碰撞挤压过程中,以地壳的继续加厚,加厚下地壳的高温变质、部分熔融和埃达克质岩石的形成为特征。在岩浆弧东段南部形成了一系列与起源于新生加厚下地壳埃达克质岩石相关的斑岩型Cu-Au-Mo矿。冈底斯带的多期岩浆、变质与成矿作用为其从新特提斯洋俯冲到印度-亚洲大陆碰撞的构造演化提供了重要限定。     

冈底斯弧的岩浆作用：从新特提斯俯冲到印度亚洲碰撞

位于青藏高原南部的冈底斯岩浆弧形成于中生代新特提斯大洋岩石圈的长期俯冲过程中,而且在印度与亚洲大陆碰撞过程中叠加了强烈的新生代岩浆作用,是世界上典型的复合型大陆岩浆弧,已经成为研究汇聚板块边缘岩浆作用和大陆地壳生长与再造的天然实验室。基于对现有研究成果的总结,我们将冈底斯岩浆弧的岩浆构造演化划分为5个阶段：第1阶段发生在晚白垩世之前,以新特提斯洋岩石圈长期正常俯冲和钙碱性弧岩浆岩的发育为特征;第2阶段发生在晚白垩世时期,以活动的新特提斯洋中脊发生俯冲和强烈的岩浆作用与显著的新生地壳生长为特征;第3阶段发生在晚白垩世晚期,以残余的新特提斯大洋岩石圈俯冲和正常弧型岩浆作用为特征;第4阶段发生在古新世至中始新世,以印度与亚洲大陆碰撞、俯冲的新特提斯洋岩石圈回转和断离,及其诱发的幔源岩浆作用、新生和古老地壳的强烈再造为特征;第5阶段为发生在晚渐新世到中中新世的后碰撞阶段,深俯冲印度岩石圈的回转和断离,或加厚岩石圈地幔的对流移去导致了加厚下地壳的部分熔融和埃达克质岩石的广泛发育,同时伴随幔源钾质超钾质岩浆作用。冈底斯弧岩浆作用与岩浆成分的系统时空变化很好地记录了从新特提斯洋俯冲到印度亚洲大陆碰撞的完整构造演化过程。     

印度-亚洲碰撞：从挤压到走滑的构造转换

印度-亚洲板块碰撞导致喜马拉雅山脉的崛起、青藏高原的生长、两倍于正常地壳厚度的巨厚陆壳体,以及大量青藏高原腹地的物质沿着大型走滑断裂朝东、东南、西的方向逃逸。印度-亚洲碰撞如何造成板块汇聚边界由挤压到走滑的构造转换对认识大陆岩石圈的变形机制具有重要意义。本文通过总结喜马拉雅造山带及青藏东南缘~55Ma以来的构造、变质、岩浆记录,发现高喜马拉雅的挤出起始于始新世加厚的喜马拉雅造山带中—下地壳的部分熔融,受控于渐新世以来同期发育的向南逆冲和平行造山带的韧性伸展,并建立了高喜马拉雅"三维挤出"构造模式。晚始新世以来,羌塘地块和拉萨地块的物质通过"岩石圈横弯褶皱和壳内解耦"的运动学机制,围绕东构造结发生顺时针旋转并向青藏高原东南缘逃逸。结合东南亚板块重建的资料,我们认为:印度-亚洲的"陆-陆碰撞"到印度洋板块-亚洲东南大陆的"洋-陆俯冲"的转换是导致从印度-亚洲主碰撞带的挤压到青藏东南缘走滑转换的根本原因。     

Heterogeneity of the Lithosphere in Tibetan Plateau on the Constraints of Magmatism

HETEROGENEITY OF THE LITHOSPHERE IN TIBETAN PLATEAU ON THE CONSTRAINTS OF MAGMATISM     

囊谦盆地新生代高钾岩浆岩的地球化学特征:岩石成因及其构造意义

位于青藏高原东缘的囊谦高钾岩浆岩(37.5~38.3Ma)SiO2含量49.9%~66.6%,富集LREE和LILE(K、Rb、Sr、Ba、Th),亏损HREE和HFSE(Nb、Ta、Ti等),在微量元素蛛网图上Nb、Ta、Ti显示负异常。囊谦富钾岩浆岩的Sr-Nd同位素变化范围窄(87Sr/86Sr=0.70425~0.70548,143Nd/144Nd=0.51256~0.51273),显示出EMI富集趋势。通过对囊谦高钾岩石的元素和同位素地球化学的研究,认为其源区同时受到了因俯冲而进入地幔的地壳物质及蚀变洋壳析出流体的改造和交代作用。这套钾质岩石的形成是受到了特提斯洋俯冲消减,进而印度大陆与欧亚大陆碰撞,以及之后发生的岩石圈由挤压转为拉张并由此产生的软流圈上涌等一系列动力体系的控制。     

青藏高原岩浆岩成因研究：成果与展望

青藏高原是国际地学界公认的大陆动力学研究的天然实验室。岩浆是地球各层圈之间物质和能量交换的重要载体。岩浆岩及其所携带的深源岩石包体被当作探究地球深部的“探针”和“窗口”,同时也是板块运动与大地构造事件的记录。主要讨论青藏高原岩浆岩成因（特别是岩浆成因）研究的成就与存在的问题。首先阐述了关于青藏高原岩浆岩成因研究的基本思路。然后重点回顾了青藏高原岩浆岩成因研究的成果,包括冈底斯同碰撞花岗岩类的成因、钾质—超钾质火山岩的成因、埃达克质火成岩的成因、强过铝质花岗岩的成因、印度洋/特提斯地幔地球化学域的成因、与地幔柱活动有关的岩浆岩的成因,以及对“地球深部岩石的直接标本”的研究。最后提出了对今后青藏高原岩浆岩成因研究的展望。     

西藏扎布耶盐湖超大型B、Li矿床成矿物质来源研究

扎布耶盐湖位于西藏高原腹地,是一个现代盐湖矿床。对扎布耶地区地球化学背景的研究表明:变质岩及蚀变岩石中硼锂含量很高以及电气石脉的出现,暗示着扎布耶地区深部曾产生含硼锂高的热流体;沉积岩中除晚石炭世砂岩含硼锂稍高外,其他岩石均低于同类岩石的平均含量;火山岩中除早白垩世基性岩的硼锂含量高于基性岩平均含量外,其他均很低;该区大量发育的第四纪钙华含硼锂非常高,表明早期的热水系统曾提供过大量的成矿物质;河流及泉水中的硼锂含量是世界河水平均含量的数倍至数百倍,表明地表和近地表条件下的水-岩相互作用的产物也是成矿物质来源之一。     

青海省火成岩同位素地质年代学与构造岩浆热事件对比研究

以项目组近年来在青海取得的年龄研究成果为基础,通过对搜集到的1 346个火成岩同位素年龄数据分布特征与地质演化过程对比研究,得到以下结论:①青白口纪热事件峰值特征暗示,青藏高原东北部地区在中元古代末有可能已经拉开了原特提斯洋演化的序幕。②在古特提斯演化过程中,岩浆活动相对于构造运动表现出一定的滞后性,这种滞后性在整个青藏高原东北部具有普遍性。③华力西—印支期构造演化旋回并不连续,中间可能有间断,并且间断可能发生于晚二叠世—早三叠世之间。④种种迹象表明,东昆仑地区泥盆纪处于持续强烈的伸展阶段,伴有大量具有伸展特性的基性岩以及A型花岗岩产出,该阶段从406Ma开始,结束时间不早于380Ma。     

青藏东北缘早第三纪盆地充填的沉积型式及构造背景--以囊谦和下拉秀盆地为例

一系列中小型早第三纪红色盆地出露于青藏高原的东北缘,它们是在印度-欧亚板块碰撞过程中因陆壳变形和高原隆升产生的。典型早第三纪盆地的地质填图和详细的沉积学研究,及构造、沉积和岩浆热事件的综合分析表明,这些盆地具有两阶段构造-沉积特征,即早期受控于逆冲挤压背景,盆地接受底部冲积扇体系的粗碎屑岩段沉积,局部伴有岩浆活动;晚期受控于走滑-拉分背景,盆地充填湖泊-三角洲体系的含膏砂泥岩段夹薄层灰岩,并伴有广泛的岩浆作用。青藏东北缘早第三纪盆地在盆地构造格架、沉积层序结构、沉积物组成和岩浆活动等方面均存在明显的阶段性演化。盆地古水流统计和岩浆岩4 0 Ar/ 3 9Ar定年结果表明,青藏东北缘早第三纪盆地沉积物主要形成于始新世晚期-渐新世早期 (38～ 2 9Ma)。盆地沉积型式和岩浆活动受印度-欧亚板块碰撞早期逆冲挤压和走滑-拉分构造格局的控制。     

Crustal architecture of the oblique collision belt: Insights of the spatial variation in U-Pb ages and Hf isotope of inherited zircons from the Eocene to Oligocene magmatic rocksSCIEI北大核心CSCD

在通过锆石U-Pb方法测定岩浆活动时代的过程中总会获取或多或少的继承锆石年龄数据,这些数据对于揭示岩浆岩所处构造单元的构造-岩浆事件序列具有独特优势。本文选择印度-欧亚大陆侧向碰撞带内NEE走向的始-渐新世岩浆岩带作为研究对象,详细收集、梳理该岩浆岩带内现有测年结果中的继承锆石U-Pb年代学和Hf同位素数据,采用统计分析方法,尝试探讨被该岩浆岩带穿越的扬子、印支、保山、腾冲地块的构造-岩浆事件及其序列,对比分析其大地构造亲缘性和地块拼贴历史。继承锆石U-Pb年龄频率分布和Hf同位素数据统计结果显示,扬子与印支地块记录了相同的晋宁期、加里东期、印支期构造-岩浆事件,而腾冲与保山地块则记录了相同的加里东期、印支期构造-岩浆事件。结合现有地层学、古生物和古地磁等方面数据,我们提出扬子-印支与腾冲-保山地块作为两个具有不同结晶基底的独立地块,分别就位于古生代-早中生代古大洋(原、古特提斯洋)的两侧,该大洋板块双向俯冲于这两个地块之下,在两个地块内留下了可高度对比的构造-岩浆事件。由此提出,正向碰撞带班公湖-怒江缝合带内完备的地质记录与侧向碰撞带之间的关联、哀牢山洋的构造属性等是值得深入探究的重大问题。     

西藏南部二叠纪和早白垩世构造岩浆作用与特提斯演化:新观点

西藏高原前新生代时期的特提斯演化和新生代时期的高原隆升历史是西藏高原基础地质研究中两个长期被关注的重要科学问题,但迄今对西藏高原自身的物质组成和前新生代演化历史的认知程度仍然较低,直接限制了对新生代时期西藏高原隆升历史的更深入研究。新的地质和地球化学资料显示早—中二叠世时俯冲背景和伸展背景共存于现今的冈底斯带和喜马拉雅带,中二叠世末期(大约263Ma)侵位的皮康过铝质S型花岗岩以及同期发生的松多榴辉岩的高压变质作用和区域性角度不整合指示现今的冈底斯弧背断隆带在那时经历了同碰撞造山事件。中生代岩浆岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素成分表明,冈底斯弧背断隆带和中冈底斯带存在以古元古代甚至太古宙物质为特征的古老基底物质,而北冈底斯带和南冈底斯则分别以中—新元古代新生地壳和显生宙新生地壳为特征。已有高质量年龄数据和锆石Hf同位素指示冈底斯带中北部地区在大约110Ma发生了带状岩浆大爆发并伴随着幔源物质显著增加。新的可靠的锆石U-Pb年龄指示喜马拉雅带东部措美(Comei)地区大面积出露的白垩纪火成岩侵位于132Ma左右,代表了新近在藏南和澳大利亚南西部识别出的经历了强烈变形和深位侵蚀的Comei-Bunbury大火成岩省的残余。以这些新资料为基础,讨论了西藏南部的晚古生代—中生代构造岩浆演化历史和特提斯演化过程。     

中国新生代火山岩岩石学、地球化学与年代学研究进展

回顾了我国近五年来在新生代火山岩的岩石学、地球化学与年代学方面所取得的主要进展。重点总结了中国东部与青藏高原的新生代火山岩的时空分布特征,包括年代学数据成果和岩石学资料;回顾中国东部与青藏高原新生代火山岩的岩石成因和深部动力学过程研究,介绍了目前对于长白山天池火山、中国东部新生代玄武岩、青藏高原的地球动力学过程、钾质-超钾质火山岩、高镁钾质火山岩等研究已获得的主要成果和认识;提出了中国新生代火山岩研究中存在的问题以及进一步工作的建议。