冈底斯岩浆弧东段沉积岩的晚白垩世变质作用及其构造意义

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洋俯冲过程中,并在印度与欧亚大陆碰撞过程中叠加了新生代岩浆作用和变质作用。冈底斯岩浆弧东段出露的中、新生代变质岩是研究其深部组成与形成演化的理想窗口。本文对冈底斯东段米林田兴村地区的变沉积岩,即石榴夕线黑云片岩、含石榴钙硅酸盐岩、黑云斜长片麻岩和大理岩进行了岩石学和锆石U-Pb年代学研究。研究结果表明,石榴夕线黑云片岩由夕线石、黑云母、石榴石、斜长石、钾长石、石英和钛铁矿组成,经历了中压麻粒岩相变质作用,变质条件为810~820℃和6.4~7.8kbar。锆石年代学研究表明,石榴夕线黑云片岩、含石榴钙硅酸盐岩和大理岩经历了87~83Ma的变质作用。本文和现有研究表明,冈底斯弧东段林芝和米林地区的高压麻粒岩相变质岩分布区代表该岩浆弧的下地壳,而包括本文研究点在内的中压麻粒岩相到角闪岩相变质岩分布区为其中地壳组成部分。本文认为晚白垩世大体积幔源岩浆的注入和随后的新特提斯大洋岩石圈平俯冲,导致了冈底斯岩浆弧地壳的生长、加厚和底冲,使上地壳的沉积岩和岩浆岩运移到中-下地壳,并经历了高温变质与部分熔融,形成了分布在上地壳的花岗岩。这表明岩浆弧的新生地壳在晚白垩世新特提斯洋俯冲过程中发生了再造。以长英质岩石为主的表壳岩进入深地壳很可能是岩浆弧中-下地壳由基性转变成中性成分的重要方式。     

冈底斯岩浆弧东段晚白垩世花岗岩的变质作用：新生地壳生长与再造

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俯冲过程中。在冈底斯岩浆弧东段出露的中—高级变质岩代表岩浆弧的中- 下地壳组成，是探索大陆地壳形成与演化的窗口。作为这些中—高级变质岩原岩主要组成部分的里龙岩基由晚白垩世辉长岩、闪长岩和花岗岩组成。本文对由里龙岩基上部花岗岩变质形成的片麻岩进行了岩石学与年代学研究，探讨其原岩时代、成因、变质作用条件、时间及构造意义。所研究的片麻岩由斜长石、钾长石、石英、黑云母、绿帘石和白云母组成，含或不含角闪石，SiO2含量为61. 94%~74. 39%，铝饱和指数(A/CNK)为0. 89~1. 03，属于高钾钙碱性、准铝质到弱过铝质岩石。这些岩石具有轻稀土元素富集和重稀土元素亏损的配分模式，并表现为富集大离子亲石元素和相对亏损高场强元素的特征。片麻岩中的锆石由继承的岩浆核和变质边组成，岩浆核获得了92~86 Ma的结晶年龄，变质边获得了81~72 Ma的变质年龄，锆石岩浆核具正的εHf(t)值(+10. 2~+12. 1)。这些片麻岩的变质条件为740~750 ℃和0. 5~0. 6 GPa。本文和现有研究表明，里龙岩基是形成在晚白垩世新特提斯洋俯冲过程中具有亏损地幔地球化学特征的弧岩浆岩，经历了强烈的结晶分异作用，所研究的花岗岩是残余岩浆结晶产物。笔者认为，晚白垩世早期新特提斯洋中脊俯冲过程中巨量幔源岩浆的增生导致了冈底斯弧发生了显著的新生地壳生长；在晚白垩世晚期残余新特提斯洋岩石圈平缓俯冲过程中的弧地壳强烈缩短加厚使里龙岩基被运移到中下地壳，并发生了中—高级变质和部分熔融。冈底斯岩浆弧新生地壳在大洋岩石圈俯冲晚期经历了明显再造。     

冈底斯岩浆弧东段沉积岩的早新生代变质作用及构造意义

青藏高原南部冈底斯岩浆弧形成于中生代以来新特提斯洋俯冲和新生代印度与欧亚大陆碰撞过程中。岩浆弧东部出露的中—新生代变质岩是研究大陆地壳组成、生长和再造的理想窗口。本文选择早新生代的变质沉积岩——石榴子石矽线石云母片岩和石榴子石黑云母片麻岩进行了岩石学和锆石U-Pb年代学研究。研究结果表明,石榴子石矽线石云母片岩由石榴子石、黑云母、白云母、斜长石、钾长石、矽线石、石英和金红石组成,峰期变质条件为730～750℃和0.78～0.81GPa。片岩和片麻岩中的锆石由继承的碎屑核和变质边组成,变质边给出的~(206)Pb/~(238) U年龄为51～72Ma,继承碎屑核给出的~(206) Pb/~(238) U(或~(207) Pb/~(206) Pb)年龄在314～3286 Ma之间,并具有340Ma、550Ma、1100～1200Ma、1500～1600Ma和1800Ma年龄峰值,表明这些变质岩的原岩可能形成于晚石炭世。本文研究表明,冈底斯弧东段的古生代沉积岩在早新生代的碰撞造山过程中被埋藏到约25km深的中-下地壳,经历了角闪岩相变质作用和部分熔融,由此导致了岩浆弧中-下地壳组成和同碰撞岩浆岩化学成分的变化。     

冈底斯岩浆弧东端泥质岩的变质作用及构造意义

冈底斯岩浆弧东端林芝地区出露的中-高级变质岩来自岩浆弧的中、下地壳,是研究岩浆弧深部组成与形成演化的窗口。本文对林芝布久地区西部产出的泥质片岩进行了岩石学和锆石U-Pb年代学研究。研究表明,含夕线石石榴石云母片岩的峰期矿物组合为石榴石+黑云母+斜长石+白云母+夕线石+石英+金红石,经历了角闪岩相变质作用和部分熔融,峰期变质温度和压力条件为~7.4kbar和~715℃。片岩的进变质和部分熔融作用很可能开始于~70Ma,退变质和熔体结晶作用发生在61~48Ma。本文和现有研究成果表明,冈底斯岩浆弧东端变质岩的变质条件存在明显的空间变化,角闪岩相和麻粒岩相变质带变质岩分别代表岩浆弧的中地壳和下地壳组成。同时,岩浆弧的下地壳主要由变质的基性和长英质岩浆岩组成,含少量变质沉积岩,而中地壳主要由变质的花岗质岩浆岩和变质沉积岩组成。我们认为在晚中生代-早新生代,印度大陆与亚洲大陆的碰撞和俯冲的新特提斯洋岩石圈的断离,引起了岩浆弧地壳构造缩短加厚和幔源岩浆增生,进而导致上地壳的沉积岩被埋藏到中、下地壳,并经历长期持续的高温变质和部分熔融作用。本研究不仅揭示出冈底斯岩浆弧经历了晚中生代-早新生代的变质作用,也为岩浆弧的地壳组成与空间变化提供了重要信息。     

冈底斯岩浆弧东段夕线石榴黑云片岩的变质作用P-T轨迹与构造意义

冈底斯岩浆弧东段的中-新生代变质岩是揭示岩浆弧深部组成与形成演化的窗口。本文对该地区的变质沉积岩——夕线石榴黑云片岩进行了岩石学和锆石年代学研究。岩相学和矿物化学研究表明,夕线石榴黑云片岩具有三期矿物组合:(1)进变质矿物组合为Grt+Pl+Bt+Ms+Qz+Ep+Rt+Ilm,其保存于石榴石和斜长石变斑晶核部;(2)峰期矿物组合为Grt+Pl+Bt+Ms+Qz+Rt+Ilm,为包裹在石榴石变斑晶幔部和基质中的矿物;(3)退变质矿物组合是Grt+Pl+Bt+Sil+Qz+Ilm,为石榴石的冠状体或产在基质中。相平衡模拟表明,岩石的进变质、峰期和退变质条件分别为600～650℃和9～13kbar、～820℃和～16kbar、～680℃和～7kbar,表明岩石具有一个顺时针型的变质作用P-T轨迹,其峰期发生在高压和高温麻粒岩相条件下,并经历了明显的部分熔融。锆石U-Pb定年表明,岩石的变质作用发生在～89Ma。本文和现有研究结果表明,夕线石榴黑云片岩作为晚白垩世岩基中的包体记录了大体积幔源岩浆岩底垫和增生导致的岩浆弧地壳显著加厚过程,以及加厚弧根的高温和高压变质与深熔作用。     

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。     

冈底斯岩浆弧曲水地区早中新世埃达克质花岗岩的成因及构造意义

青藏高原拉萨地体南部广泛发育的渐新世-中新世埃达克质岩浆岩,是研究冈底斯岩浆弧后碰撞岩浆活动和地壳演化的理想载体。本文对冈底斯弧中段曲水地区的早中新世黑云母花岗岩进行了岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素研究。全岩地球化学分析结果显示黑云母花岗岩具有高的SiO₂、Al₂O₃和K₂O含量,属于中钾钙碱性、准铝质到弱过铝质岩石。微量元素富Sr,贫Y和Yb,富集轻稀土元素而强烈亏损重稀土元素,具有高的Sr/Y值(165~278)和(La/Yb)_N值(26.6~39.7),具有典型埃达克质岩石的地球化学特征。锆石U-Pb年代学分析结果表明花岗岩的结晶年龄为21~19 Ma,Hf同位素分析结果显示,岩浆锆石εHf(t)值(-0.9~+12.7)大部分为正值且具有较大的变化范围。根据Sr/Y和(La/Yb)_N值估算早中新世冈底斯弧的地壳厚度已达到70~80 km。综合本文和已有的数据表明,印度-亚洲大陆碰撞和碰撞后持续的汇聚作用以及大体积幔源岩浆的底侵共同导致冈底斯岩浆弧经历了显著的新生代地壳加厚;渐新世—早中新世,俯冲印度大陆板片的断离或加厚岩石圈地幔的拆沉作用引起软流圈地幔物质上涌,导致冈底斯弧加厚下地壳(新生地壳和古老地壳)发生强烈的部分熔融,形成了广泛分布的后碰撞埃达克质岩浆岩。     

冈底斯岩浆弧东段变泥质岩的逆时针P-T-t轨迹与构造机制

青藏高原南部冈底斯岩浆弧东段出露的中-高级变质岩代表岩浆弧的中-下地壳,是研究岩浆弧深部组成与形成演化的理想载体。本文对冈底斯弧东段布久地区的变泥质岩,即石榴石夕线石云母片岩进行了岩石学、相平衡模拟和地质年代学研究。岩石学和相平衡模拟表明,片岩由黑云母、白云母、石榴石、夕线石、斜长石、石英及少量的钛铁矿、金红石组成,含或不含蓝晶石,经历了早期的低压麻粒岩相变质与部分熔融,变质温压条件为～7kbar和～770℃,中期的高压麻粒岩相变质与深熔作用,变质温压条件为～10. 5kbar和～775℃,以及晚期的角闪岩相退变质与熔体结晶作用,退变质温压条件为～7. 5kbar和～705℃,具有逆时针型的变质作用P-T-t轨迹。本文和现有年代学研究表明,片岩的早期的低压麻粒岩相变质与部分熔融发生在～70Ma,后续高压麻粒岩相变质与深熔发生在50～45Ma,晚期角闪岩相退变质与熔体结晶开始于45Ma,持续到25Ma。大体积幔源岩浆底侵导致的地壳加热与加厚,以及大陆碰撞导致的地壳缩短与加厚是冈底斯弧表壳岩在晚中生代至早新生代被埋藏到下地壳,经历长期持续高温、高压变质与部分熔融的构造机制,而加厚岩石圈地幔在渐新世的拆沉导致了岩浆弧加厚下地壳的折返。     

大陆弧岩浆幕式作用与地壳加厚:以藏南冈底斯弧为例

大陆弧岩浆带位于汇聚板块的前缘,记录了洋陆俯冲过程和大陆地壳生长过程,是研究壳幔相互作用的天然实验室。越来越多的研究发现,大陆弧岩浆的生长与侵位并不是均一的、连续的过程,而是呈现阶段性、峰期性特征,即幕式岩浆作用。弧岩浆峰期与岩浆平静期相比,岩浆增生速率显著增强,易于发生岩浆聚集,继而形成大的岩基,如北美西部科迪勒拉造山带内华达岩基、半岛岩基等。藏南冈底斯岩浆带位于拉萨地体南缘,属于印度-亚洲碰撞带的上盘,其南侧与喜马拉雅地体以雅鲁藏布蛇绿岩带为界。冈底斯弧岩浆形成时代集中在240～50 Ma期间,其形成与演化与新特提斯洋壳岩石圈板片俯冲到拉萨地体之下密切相关。因此,对冈底斯弧型岩浆作用的研究,将很好地揭示大陆型弧岩浆的演化过程,继而反演洋-陆俯冲过程,以及壳幔相互作用过程。通过对冈底斯岩浆带岩浆岩锆石U-Pb及Lu-Hf同位素,以及弧前和前陆盆地碎屑锆石U-Pb和Lu-Hf同位素的收集和整理,结合已经发表的区域地质资料的总结,我们发现冈底斯弧型岩浆演化具有如下特点:1幕式侵位,岩浆峰期为100～80 Ma和65～40 Ma,中间为岩浆平静期;2峰期阶段岩浆聚集,形成巨大岩基;岩石同位...     

冈底斯岩浆弧东段米林地区晚渐新世花岗岩成因

青藏高原南部的冈底斯岩浆弧广泛发育新生代的花岗岩,然而这些花岗岩的成因仍存在争议。本文对冈底斯东段米林地区的晚渐新世二云母花岗岩进行了年代学和地球化学研究。全岩化学分析结果显示,这些花岗岩为中钾—高钾钙碱性系列,偏铝质,富集轻稀土元素和Rb、Th、U等大离子亲石元素,亏损重稀土元素和Nb、Ta、Ti等高场强元素,高Sr、低Y,具有较高的Sr/Y比值 （37~85）,显示出埃达克质岩石的地球化学特征。锆石U- Pb定年结果显示,所研究的二云母花岗岩结晶年龄为~26. 6 Ma。这些花岗岩中的锆石具有较低的正εHf(t)值 （+0. 4~+7. 3）。综合现有的研究结果,我们认为冈底斯弧东段的晚渐新世花岗岩起源于加厚下地壳始新世弧岩浆岩的部分熔融,但具有古老地壳物质的贡献。印度与亚洲大陆的持续汇聚导致冈底斯弧地壳加厚,加厚下地壳发生高级变质和部分熔融形成了晚渐新世的埃达克质花岗岩。     

冈底斯带东段墨脱地区早侏罗世辉长岩的成因及其构造意义

本文系统地报道了冈底斯岩浆岩带东段墨脱地区辉长岩的LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄、LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素成分分析、全岩地球化学及全岩Sr-Nd同位素组成。结果表明,墨脱辉长岩形成于185.97±0.33Ma,SiO_2含量(48.19%~54.93%),MgO和Mg#变化较大(MgO=4.53%~12.76%,Mg~#=50.0~67.4)。具有高CaO(7.44%~12.11%),低碱(Na_2O=0.93%~2.36%,K_2O=0.49%~2.21%)的特征。辉长岩稀土元素球粒陨石标准化配分模式与E-MORB相似;微量元素上,样品具有富集Sr、Sc等元素,亏损高场强元素Zr-Hf、Nb-Ta等的特征。墨脱辉长岩ε_(Nd)(t)值介于-3.06和2.84之间,~(87)Sr/~(86)Sr(t)值为0.7059~0.7103。锆石的ε_(Hf)(t)值为-4.1~0,和相对古老的Hf模式年龄(866~1036Ma)。上述特征表明墨脱辉长岩经历了不同程度的大陆地壳的混染作用。结合对区域地质、年代学、岩石地球化学以及同位素等资料的全面分析,笔者认为冈底斯东段在早侏罗世应处于新特提斯洋板片俯冲的构造背景。     

Reworking of the Gangdese magmatic arc,southeastern Tibet: post‐collisional metamorphism and anatexis

The Gangdese magmatic arc, southeastern Tibet, was built by mantle‐derived magma accretion and juvenile crustal growth during the Mesozoic to Early Cenozoic northward subduction of the Neo‐Tethyan oceanic slab beneath the Eurasian continent. The petrological and geochronological data reveal that the lower crust of the southeastern Gangdese arc experienced Oligocene reworking by metamorphism, anatexis and magmatism after the India and Asia collision. The post‐collisional metamorphic and migmatitic rocks formed at 34–26 Ma and 28–26 Ma respectively. Meta‐granitoids have protolith ages of 65–38 Ma. Inherited detrital zircon from metasedimentary rocks has highly variable ages ranging from 2708 to 37 Ma. These rocks underwent post‐collisional amphibolite facies metamorphism and coeval anatexis under P–T conditions of ~710–760 °C and ~12 kbar with geothermal gradients of 18–20 °C km ^{? 1}, indicating a distinct crustal thickening process. Crustal shortening, thickening and possible subduction erosion due to the continental collision and ongoing convergence resulted in high‐P metamorphic and anatectic reworking of the magmatic and sedimentary rocks of the deep Gangdese arc. This study provides a typical example of the reworking of juvenile and ancient continental crust during active collisional orogeny.