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.     

印度-亚洲大陆碰撞过程中新特提斯洋岩石圈的命运

印度-亚洲大陆碰撞之后的新特提斯洋板片的断离过程及其产生的岩浆作用一直是青藏高原南部地质研究中受到广泛关注但存在极大争议的问题.分析了青藏高原南部拉萨地块上新特提斯洋板片断离存在的问题,总结了目前用于限制板片断离过程的岩石学方法.对拉萨地块南部典型地区早新生代镁铁质岩石开展了详细的地质年代学、主微量元素和Sr-Nd-Hf同位素地球化学分析,厘定了~57 Ma和~50 Ma与新特提斯洋板片断离过程密切相关的两套岩石.~57 Ma的镁铁质岩石显示出高的Zr/Y和Ti/Y比值,不同于拉萨地块南部广泛分布的岛弧岩浆地球化学特征,表明它们形成于板内伸展背景下,很可能代表了新特提斯板片断离的开始.~50 Ma的镁铁质岩石为富闪深成岩,反映了印度-亚洲大陆碰撞后南拉萨地块岩石圈中的富水环境,暗示大洋板片断离后仍然持续释放流体至上覆岩石圈地幔中.结合拉萨地块上已有的镁铁质岩石的年代学和地球化学数据,重建了新特提斯洋在印度-亚洲大陆碰撞之后从初始撕裂至板片完全断离的全过程,即新特提斯板片在~57 Ma开始发生初始撕裂,随后以高角度俯冲并与印度大陆岩石圈脱离,导致中拉萨和南拉萨地块同时出现广泛的镁铁质岩浆作用,在~50 Ma大洋板片完全断离.拉萨地块内部岩石圈地幔地球化学组成存在极大的不均一性,中拉萨地块和南拉萨地块东部的局部地区存在古老的岩石圈物质组成,而南拉萨地块中部主要为亏损的岩石圈.拉萨地块内局部古老富集岩石圈可能受到新特提斯洋板片断离后深部地幔物质上涌的影响转变为新生的亏损岩石圈,这一过程很可能促进了拉萨地块的中酸性岩浆大爆发作用和大陆地壳生长.      

印度大陆板片前缘撕裂与分段俯冲：来自冈底斯新生代火山-岩浆作用证据

青藏高原碰撞造山带不仅呈现南北不均一性,而且显示东西分段性。以横贯高原腹地的NNE向负磁异常带为界,将冈底斯分为三段。在宽约300km的负磁异常带为代表的中段,近SN向的裂谷和正断层系统、重要地震和现代热水活动、古新世林子宗火山岩系和中新世超钾质火山岩系、以及日喀则弧前盆地集中发育,伴有斑岩型Cu-Mo和成因独特的Au-Cu矿化;在85°E以西的西段,主要发育强烈逆冲推覆系、同碰撞期花岗岩和中新世钾质-超钾质火山岩系,伴有造山型Au矿化;而在90°E以东的东段,主要发育走滑断裂系、同碰撞期花岗岩和中新世埃达克质斑岩,伴有斑岩型Cu-Mo矿化。古新世林子宗火山岩的精细定年和地球化学特征揭示,印度大陆板片向北的俯冲-汇聚至少在50Ma前没有表现出明显的时间差异性。然而,中新世钾质-超钾质岩和大规模花岗岩基的时空分布和地球化学特征反映,印度大陆板片前缘可能发生撕裂,并发生分段式差异俯冲,西段(85°E以西)俯冲规模大,距离远,东段(90°E以东)俯冲规模小,可能未跨过雅江缝合带。沿着负磁异常带两侧的边界裂谷带,高SiO_2煌斑岩和念青唐古拉花岗岩基及相伴钾质火山岩的发育,揭示来源于软流圈地幔的岩浆和高热流穿过板片撕裂带并沿耦合上覆的裂谷带上涌,前者侵位和喷发,后者诱发地壳熔融。90°E与85°E之间的俯冲板片可能由于撕裂、断离和破碎,因而导致斜跨高原腹地的大面积通道式负磁异常带。     

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—亚洲大陆主碰撞过程的火山作用响应

广泛发育在西藏冈底斯岩浆岩带中的林子宗火山岩及其与下伏地层间的区域性不整合 ,提供了印度—亚洲大陆碰撞 (在西藏南部 )的构造火成岩新证据。岩石学、主元素、微量元素、稀土元素及Nd Sr Pb同位素地球化学研究表明 ,林子宗火山岩早期带有较多陆缘弧火山岩特征 ,中期开始出现标志陆内岩浆活动的钾玄岩 ,晚期更多地显示了加厚陆壳条件下火山岩的特点 ,记录了由新特提斯俯冲消减末期过渡到印度—亚洲大陆碰撞的信息。系统的40 Ar/3 9Ar同位素测年确定林子宗火山岩的年龄区间为 4 0 .84～ 6 4 .4 7Ma ;其底部年龄给出了林子宗火山岩与下伏地层间不整合形成时间的最晚时限 (～ 6 5Ma)。该不整合面上、下之地层在沉积相、变形样式与变形程度上均截然不同 ,反映形成环境的重大变化 ,标志着一次重大的地质事件。根据上述事实 ,结合青藏高原岩浆活动的区域时空分布 ,及西藏南部地层、古生物与沉积研究成果 ,笔者认为印度—亚洲大陆碰撞开始于 6 5Ma左右(K/T界限时间 )。     

印度-亚洲大陆碰撞的时限

印度-亚洲大陆碰撞的起始时间是国际地学界争论的热点,至今尚无一致的认识,从主张晚白垩世(约70Ma)到主张始新世/渐新世之交(约34Ma)等各种观点都有。根据主碰撞带中具同碰撞性质的林子宗火山岩(40.84～64.47Ma)、南冈底斯花岗岩(47～52.5Ma,峰值50Ma左右)、白云母型强过铝花岗岩(56～50Ma),以及沉积学和地层学的综合证据,特别是横贯整个冈底斯带延伸达1500km的巨大区域性角度不整合的时间(约65Ma),认为印度-亚洲大陆开始碰撞的时间在西藏为65Ma左右,完成碰撞的时间在40/45Ma左右。     

再论印度—亚洲大陆碰撞的启动时间

利用沉积响应来识别印度－亚洲大陆碰撞启动时间是最直接和有效的方法之一。西藏仲巴错江顶群被甄别为碰撞型三角洲沉积，曲下组可能代表了碰撞启动时期的建造，藏南定日的海相白垩－古近系沉积演化，锶和碳同位素变化也支持两大陆碰撞启动时间大约在K／T界线时期，对比喜马拉雅西段碰撞启动时间并考虑大印度北缘失掉的宽度，提出两大陆量可能的碰撞启动时间是65Ma左右。     

印度板块和亚洲大陆在何时何地碰撞

印度板块和亚洲大陆的初始碰撞时间是所有相关的喜马拉雅-西藏造山体系演化模式的主控条件,并严重影响到对众多与青藏高原隆升和东亚大陆挤出相关的地质过程速率的解释,以及对新生代全球气候变化的理解。尽管印度板块和亚洲大陆汇聚的速率在55Ma突然减缓被广泛地认为是初始碰撞的标志,但这次碰撞所造成的主要构造效应直到20多个百万年以后才显现出来。对印度板块和亚洲大陆相对位置的重新估算,表明它们在55Ma时并没有达到可以彼此发生碰撞的距离。基于来自西藏新的野外证据和对已有数据的重新评估,认为初始碰撞发生在始新世—渐新世之交（约34Ma）,并对55Ma时发生的地质事件提出了另一种解释     

冈底斯中段林子宗火山岩岩石地球化学特征

广泛发育在冈底斯岩浆岩带中的林子宗火山岩及其与下伏地层间的区域不整合提供了印度-亚洲大陆碰撞的重要证据.谢通门地区的林子宗火山岩早期以中基性-中性岩为主,夹少量流纹质凝灰岩,晚期以流纹质火山岩为主.岩石学和地球化学研究表明,这套火山岩早期以钙碱性为主,带有较多陆缘火山岩特征,中期开始出现标志陆内活动的钾玄岩,晚期更多地显示了加厚陆壳条件下火山岩的特点,记录了由新特提斯俯冲消减末期过渡到印度-亚洲大陆碰撞的信息.中基性岩浆来源于俯冲带的地幔源区,长英质岩浆形成于加厚地壳的部分熔融.结合区域同位素年龄资料,可以认为林子宗火山岩中高钾流纹质火山岩是印度-亚洲大陆碰撞阶段陆壳缩短加压升温引起部分熔融的产物.     

印度—亚洲俯冲带结构——岩浆作用证据

在印度与亚洲大陆碰撞之后 ,两个大陆之间是否存在大陆俯冲是关系到高原地壳加厚、隆升等构造演化模式的重要问题。近 2 0年来以各种地球物理方法为主的深部探测结果揭示了青藏高原的岩石圈结构 ,表明印度向亚洲下部的俯冲是存在的 ,但是其俯冲的规模仍存在争议。不同观点认为印度岩石圈前缘已经到达班公—怒江缝合带的下部约 2 0 0km深度、俯冲在整个西藏岩石圈深部、或者仅仅越过雅鲁藏布江断裂。地热泉He同位素、碰撞后岩浆作用的年代学、岩石学与地球化学研究结果表明冈底斯带与高原北部地区具有相同的岩石圈地幔源区 ,并且存在印度板块在 13～ 2 5Ma之前就俯冲在冈底斯带西部的岩石学和地球化学证据 ,考虑到印度板块的持续向北运动 ,则岩浆作用支持印度岩石圈现今已经达到或者越过班公—怒江缝合带的俯冲模式。     

藏北新生代玄武质火山岩起源的深部机制——大陆俯冲和板片断离驱动的地幔对流上涌模式

近年来地震层析成像揭示出可可西里-西昆仑中新世-第四纪钾质火山岩带下方存在一个深达900km的巨型地幔低速体,空间上与新特提斯洋和印度大陆俯冲断离板片沉降形成的冷地幔下降流共存(Replumaz et al.,2010a,b),两者构成统一的地幔对流体系。研究表明,羌塘古近纪(60~34Ma)钠质玄武岩和高钾钙碱性玄武岩均以富含Ti O2、P2O5和大离子亲石元素为特征,主体具有与OIB相近的微量元素组成和弱亏损的Sr、Nd同位素特征,指示岩浆起源于软流圈的上涌熔融,但Nb、Ta的弱亏损表明岩浆源区有岩石圈地幔熔融组分的贡献。羌塘(32~26Ma)碱性钾质玄武岩与可可西里和西昆仑中新世以来喷发的钾质玄武岩的地球化学性质相近,不相容元素比值和Sr、Nd同位素组成指示岩浆起源于古俯冲地幔楔的低程度熔融。这些特征表明藏北软流圈上涌作用始于古近纪,初始上涌中心位于羌塘地体之下。计算表明藏北古近纪火山岩距离当时的印度大陆北缘的最大和最小距离约为1250km和700km,与现今可可西里地幔低速体的南、北边界与印度大陆北缘的距离相近,支持羌塘古近纪地幔上涌作用也是受藏南冷地幔下降流所驱动。青藏高原在南北缩短过程中不仅表现为软流圈自西向东挤出流动,地幔垂向对流也是其重要的运动形式,在地幔上升流形成的藏北热幔区内,地壳的水平缩短增厚与岩石圈地幔的伸展减薄呈脉动式共存。藏南冷地幔下降流和藏北热地幔上升流的持续北移是导致藏北后碰撞火山岩时空迁移的主要控制因素。     

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.      

大陆动力学研究提出新认识青藏高原隆升: 印度/亚洲板块五阶段碰撞推进

在2010年9月召开的中法青藏高原动力学国际研讨会上,中国地质科学院地质研究所研究员、中国科学院院士许志琴等展示了青藏高原大陆动力学研究最新成果:印度/亚洲板块碰撞大地构造格架及碰撞五阶段论,引起国内外青藏科学家的关注和反响。     

西藏林周地区始新世托龙I型花岗岩对印度-欧亚板块碰撞时限的制约

目前已有研究对印度-欧亚板块碰撞时限的认识存在诸多分歧。本文对西藏林周县中部出露的托龙岩体开展了锆石U-Pb年代学、全岩地球化学和锆石Hf同位素分析,以期进一步约束印度-欧亚板块的碰撞时间。托龙岩体内出露的石英二长斑岩呈岩株状侵入到帕那组中,锆石U-Pb定年结果显示该石英二长斑岩形成于始新世(50.5±0.6 Ma),锆石εHf (t)值为-0.6~-0.5。石英二长斑岩具有较低的A/CNK值、较高的K₂O含量和K₂O/Na₂O值,属于准铝质和钾玄岩系列。岩石普遍亏损高场强元素Nb、Ta、Ti和P,富集大离子亲石元素Th、U和Pb,轻、重稀土元素分异明显,(La /Yb)_N =15.3~16.3,Eu负异常较弱,δEu=0.56~0.69。托龙岩体较低的A/CNK值、P₂O₅与SiO₂的负相关性以及Y含量与Rb含量之间的正相关性,表明托龙石英二长斑岩为I型花岗岩。综合岩体的地球化学特征、同位素特征和前人研究成果,认为托龙石英二长斑岩可能是相对古老的变质中基性岩部分熔融的产物,形成于印度-欧亚板块碰撞引起的俯冲板片断离环境,指示了印度-亚洲大陆的碰撞应发生于50 Ma之前。     

大陆板片-地幔相互作用:来自大别造山带碰撞后安山质火山岩的地球化学证据

俯冲到地幔深度的地壳物质不可避免地在板片-地幔界面与地幔楔发生相互作用,由此形成的超镁铁质交代岩就是造山带镁铁质火成岩的地幔源区.因此,造山带镁铁质火成岩为研究俯冲地壳物质再循环和壳-幔相互作用提供了重要研究对象.为了揭示俯冲陆壳物质再循环的机制和过程,对大别造山带碰撞后安山质火山岩开展了元素和同位素地球化学研究.这些安山质火山岩的SIMS锆石U-Pb年龄为124±3~130±2 Ma,表明其形成于早白垩世.此外,残留锆石的U-Pb年龄为中新元古代和三叠纪,分别对应于大别-苏鲁造山带超高压变火成岩的原岩年龄和变质年龄.它们具有岛弧型微量元素特征、富集的Sr-Nd-Hf同位素组成,以及变化的且大多不同于正常地幔的锆石δ18O值.这些元素和同位素特征指示,这些安山质火山岩是交代富集的造山带岩石圈地幔部分熔融的产物.在三叠纪华南陆块俯冲于华北陆块之下的过程中,俯冲华南陆壳来源的长英质熔体交代了上覆华北岩石圈地幔楔橄榄岩,大陆俯冲隧道内的熔体-橄榄岩反应产生了富沃、富集的镁铁质地幔交代岩.这种地幔交代岩在早白垩世发生部分熔融,就形成了所观察到的安山质火山岩.因此,碰撞造山带镁铁质岩浆岩的地幔源区是通过大陆俯冲隧道内板片-地幔相互作用形成的,而加入地幔楔中长英质熔体的比例决定了这些镁铁质岩浆岩的岩石化学和地球化学成分.      

首次在冈底斯发现主碰撞期斑岩铜矿——来自西藏吉如斑岩铜矿辉钼矿Re-Os同位素年龄的证据

西藏吉如斑岩铜矿位于冈底斯成矿带中段,其辉钼矿Re-Os同位素年龄显示矿床的成矿年龄为48～51Ma左右,即印度一亚洲大陆碰撞的主碰撞期的中晚阶段,明显不同于同一矿带已发现的驱龙、冲江等矿床。这类矿床在冈底斯还是第一次被发现,具有重大理论及实践意义。     

国家“973”项目《印度与亚洲大陆主碰撞带成矿作用》(2002CB412600)简介

国家重点基础研究发展规划(973)项日“印度与亚洲大陆主碰撞带成矿作用”(项目编号：2002CB412600)由国家科学技术部于2002年12月批准立项,2003年1月正式启动,研究时间为5年(2002年12月-2007年10月)。项目依托部门为国士资源部和中国科学院,项目首席科学家为中国地质科学院矿产资源研究所(现为地质研究所)研究员侯增谦博士和中国科学院地质与地球物理研究所研究员王二七博士。来自9个国家级科研单位和高校的71位科技和教学骨干参加了课题的研究工作。该项目围绕“建立大陆碰撞成矿理论框架”总体利学目标,以印度-亚洲大陆主碰撞带内重要成矿构造单元为野外实验室,以陆一陆碰撞过程中成矿作用研究为核心,按照成矿背景-成矿系统-形成机制-改造过程-潜力预测研究思路,采用多学科交叉、深部探测、数字模拟等多技术方法融合和四维综合分析等途径,查明陆-陆碰撞不同阶段的成矿动力学背景和成矿环境,揭示各主要成矿系统的时空结构与主要矿床类型；阐明不同构造背景下的壳幔作用过程与成矿机理,创立火陆碰撞成矿理论,建立大陆碰撞造山带区域成矿模型；探索主碰撞变形带成矿预测和潜力评价的新方法和新途径,建立和完善矿产资源评价体系。根据总体目标,下设10个课题。该项目执行3年多来,严格按照科技部批准的计划任务书要求,在首席利学家及项目专家委员会的统一领导下,脚踏实地的开展了各项研究工作。绝大多数课题超额完成了预定任务,在诸多方面取得了突破性进展。2005年科技部组织专家对项目进行了中期评估,对前期工作给予高度评价。专家认为：该项目研究进展突出,创新成果明显,突破前景很大。项目研究抓住了当前国际地学的重大科学问题,抢占了制高点,具有显著的科学意义和实际意义。为此,科技部又特别加强了对项目的支持力度,希望在未来的工作中取得更大突破。前期工作的突出进展和创新认识主要有：(1)在碰撞造山过程和成矿构造背景方面：建立了印亚大陆碰撞前的多岛弧构造格架；初步查明藏南拆离系和主碰撞带裂谷系的形成时间和发育机制；发现青藏高原下地壳大规模流动地质证据；初步提出了青藏高原形成演化的构造模型；(2)在火山岩浆活动与壳/幔相互作用方面：系统建立了高原岩浆事件序列与时间坐标；初步识别出三次重大的壳幔相互作用事件和三种不同类型的地幔化学     

印度-亚洲大陆碰撞初期的海沟沉积:藏东南宗卓组沉积岩石学与物源分析

混杂岩是汇聚板块边缘的地质体,主要形成于俯冲和碰撞的背景下。本文对藏东南浪卡子地区宗卓组进行了详细的野外地质调查、岩石学研究和物源分析。野外调查表明,宗卓组与下伏特提斯喜马拉雅地层的原始接触关系为逐渐过渡的沉积接触,后期构造作用多呈断层接触。界线附近,宗卓组滑塌的岩块长轴沿页岩片理方向展布,显示沉积混杂的特征;宗卓组多数地层受后期构造作用的改造。宗卓组的混杂岩由岩块和"基质"组成,岩块包括砂岩、灰岩、硅质岩,"基质"以硅质页岩、泥岩为主。砂岩岩块碎屑成分多为火成岩岩屑和沉积岩岩屑;碎屑锆石U-Pb年龄主要分布在88~140 Ma,中生代的锆石εHf(t)值变化范围大(-20~17)。这些特征表明岩块的物源为亚洲活动大陆边缘。结合宗卓组的基底为印度大陆北缘的特提斯喜马拉雅地层,因此宗卓组沉积混杂岩为印度-亚洲大陆碰撞之后沉积。由于宗卓组砂岩岩块缺乏冈底斯弧中古近纪年轻(60 Ma)年龄,推测这些砂岩岩块的碎屑并非直接来自冈底斯弧及拉萨地体,而是来自洋壳俯冲时期形成的增生楔修康混杂岩。由此,宗卓组为印度-亚洲板块碰撞初期,深水环境下侧向搬运形成的一套沉积混杂岩,物源主要来自西侧的修康混杂岩。宗卓组代表了印度-亚洲大陆碰撞最早期的海沟沉积,其分布指示了印度-亚洲大陆碰撞初期的缝合带位置。     

青藏高原古新世一始新世早期（65-40Ma）火山岩——同碰撞火山作用的产物

印度-亚洲大陆的碰撞开始于65Ma左右,大约在45／40Ma完成,之后转入碰撞后阶段至今。碰撞过程（～65～40Ma）中,已消减的新特提斯大洋板片回转,不仅导致会聚速率提高,还诱使青藏岩石圈之下的对流软流圈上涌,并发生减压熔融,产生碰撞期（或同碰撞）火山作用。西藏中部和南部的古新世一始新世早期（～65～40Ma）火山岩即是此碰撞期（或同碰撞）火山作用的产物。该碰撞期（或同碰撞）火山岩系并非是单一的长英质中酸性火山岩,其成分变化很宽．从玄武质到流纹质均有发育。它们源于成分为ENd（t）≈＋3、87Sr／88Sr（f）≈0．705和La／Nb≈0．8的软流圈源。根据岩石地球化学数据,古新世一始新世早期基性熔岩可以划分为高Ti／Y（HT,Ti／Y≥500）和低Ti／Y（LT,Ti／Y〈500）两个岩浆类型。LT熔岩又可以进一步划分为LT1和LT2等两个亚类。HT和LT1熔岩为未遭受地壳混染的基性熔岩,以具有高Nb／La值（0．88～1．53）和原始地幔标准化分配曲线上缺乏Nb、Ta和Ti负异常为特征;而LT2熔岩却为受到了强烈地壳混染的基性熔岩．其Nb／La值很低（O．20～0．49）,Nb、Ta和Ti明显亏损。西藏中部拉嘎拉玄武岩和邦达错碱性玄武岩的化学演化受控于橄榄石（ol）＋单斜辉石（cpx）结晶分离作用;而西藏南部林子宗火山岩系的化学变异则是经受了辉长质结晶分离作用。元素和同位素数据表明．青藏高原古新世一始新世早期基性熔岩并不是单一母岩浆结晶分离的产物。遭受地壳混染的LT2熔岩的Sr—Nd同位素变化特点与其软流圈源熔体上升过程中所卷入的不同岩石圈组分有关。下地壳组分的卷入导致典中组、帕那组和拉嘎拉玄武岩的LT2熔岩具有低-负εNd（t）值（＋1．3～-3．9）和较低87St／86Sr（f）值（0．7046～-0．7065）;而达孜基性火山岩和年波组的LT2?