科研进展

广州地化所:班公湖-怒江特提斯洋俯冲-闭合、板片断离与岩浆爆发

发布时间:2023-06-05 来源:广州地球化学研究所
  作为地球上最典型的碰撞造山带之一,青藏高原是由不同地块拼贴而成,其间发育多条缝合带。班公湖-怒江缝合带是位于青藏高原中部的一条重要缝合带,代表班公湖-怒江特提斯洋的遗迹,其记录了大洋俯冲-闭合的过程并且最终导致拉萨-羌塘地块的碰撞以及青藏高原中部早期的隆升。然而,班公湖-怒江特提斯洋俯冲-闭合的精细过程及早白垩世时期岩浆大爆发事件的深部机制等科学问题仍然存在很大分歧。
  针对上述科学问题,中国科学院广州地球化学研究所博士后胡万龙、王强研究员 (通讯作者) 与合作者通过对青藏高原中部班公湖-怒江缝合带中-东段班戈-东巧地区晚中生代岩浆岩 (图1) 开展详细的野外地质、年代学、矿物学和岩石地球化学研究工作,并取得以下主要认识:
  (1) 中侏罗世 (169–164 Ma) 安山岩是在班公湖-怒江特提斯洋大洋板片南向回卷过程中,俯冲隧道中机械混合的混杂岩发生底辟熔融形成;结合研究区内蛇绿岩 (188–148 Ma) 和古地磁学的研究结果,指示班公湖-怒江特提斯洋在中-晚侏罗世处于大洋俯冲阶段 (图2a);
  (2) 从南到北 (图1b),三个侵位于蛇绿岩之中侵入体几乎同时形成于早白垩世晚期 (116–112 Ma),这三个侵入体与同期其他侵入体共同切穿缝合带及两侧拉萨-羌塘地块,具有“钉合岩体”的特征,可以用来限定班公湖-怒江缝合带中-东段的闭合上限,即在 ~115 Ma 之前已经闭合 (图3a);
图 1 (a) 青藏高原构造单元划分图和 (b) 班戈-东巧地区地质图
图注: 编号①的蓝色虚线方框为中侏罗世安山岩的分布;编号②、③和④的蓝色虚线方框为三个侵位于蛇绿混杂岩之中的侵入体;编号⑤的蓝色虚线方框为镁铁质岩墙的分布。
图 2 中侏罗世弧岩浆岩形成 (a) 和早白垩世岩浆爆发 (b) 的深部动力学模型
  (3) 横向上对比整个班公湖-怒江缝合带岩浆岩、蛇绿岩、沉积地层学和古地磁学的研究结果,提出班公湖-怒江特提斯洋经历了穿时闭合过程,即在早白垩世晚期,缝合带的中-东段已经闭合,而其西段仍未闭合且处于活动状态 (图3b);
  (4) 早白垩世含紫苏辉石的镁铁质岩墙 (120–115 Ma) 是由上涌软流圈地幔熔体和上覆被交代的古老岩石圈地幔相互作用形成;在该时期班公湖-怒江缝合带处于后碰撞板片断离的构造背景 (图2b和4);
图 3 班公湖-怒江缝合带岩浆岩年龄与分布
  (5) 班戈-东巧岩浆岩剖面在 ~115 Ma 出现一个岩浆活动的峰期,与镁铁质岩墙处于同一时期 (图4a),表明该期岩浆大爆发事件是在后碰撞板片断离的背景下形成的 (图2b)。在这个过程中,软流圈地幔上涌并产生相当量的玄武质岩浆,为岩浆大爆发提供物质和热。
图4 (a) 白垩纪岩浆岩年龄频率直方图和 (b) 全岩Nd同位素组成
  相关研究成果发表在国际地球科学著名期刊《GSA Bulletin》、《Gondwana Research》和《Lithos》上。本研究获得了国家自然科学基金(42021002, 91855215 和42102051)、青藏高原第二次科学考察(2019QZKK0702)和中国博士后科学基金 (2021M693189) 的联合资助。
  论文信息:
  1. Hu, W.L. (胡万龙), Wang, Q.* (王强), Tang, G.J. (唐功建), Qi, Y. (齐玥), Wang, J. (王军), Yang, Z.Y. (杨宗永), Sun, P. (孙鹏), 2023a. First identification of Early Cretaceous mafic dikes in the Baingoin area, central Tibet: Implications for crust-mantle interactions and magmatic flare-up. Geological Society of America Bulletin (published online). 
  2. Hu, W.L. (胡万龙), Wang, Q.* (王强), Yang, J.H. (杨进辉), Hao, L.L. (郝露露), Wang, J. (王军), Qi, Y. (齐玥), Yang, Z.Y. (杨宗永), Sun, P. (孙鹏), 2023b. Growth of the continental crust induced by slab rollback in subduction zones: Evidence from Middle Jurassic arc andesites in central Tibet. Gondwana Research, 117, 8–22. 
  3. Hu, W.L. (胡万龙), Wang, Q.* (王强), Tang, G.J. (唐功建), Zhang, X.Z. (张修政), Qi, Y. (齐玥), Wang, J. (王军), Ma, Y.M. (马义明), Yang, Z.Y. (杨宗永), Sun, P. (孙鹏), Hao, L.L. (郝露露), 2022. Late Early Cretaceous magmatic constraints on the timing of closure of the Bangong–Nujiang Tethyan Ocean, Central Tibet. Lithos, 416–417, 106648. 

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