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科学研究

曾云川:洋底高原“阻塞”和“引发”班公-怒江特提斯洋俯冲【Tectonics,2021】
2021-12-06 阅读:1910

洋底高原是大洋岩石圈的重要组成部分,比正常的海洋岩石圈更高、更轻和更负浮力,因而随大洋岩石圈的俯冲消减会“堵塞”在海沟处或以低角度的形式俯冲进入地幔,从而阻碍大洋岩石圈俯冲的正常进行,形成岩浆作用的间歇期。然而,由于后期地质事件的破坏和改造,洋底高原物质在大陆边缘难以保存,以致它们在古大洋俯冲过程中的扮演的角色难以识别。

班公湖-怒江缝合带作为青藏高原境内一条重要构造界线,其代表的班怒特提斯洋(或中特提斯洋)闭合后拉萨和羌塘两个古陆之间的碰撞拼贴主导了印度-亚洲大陆碰撞前青藏高原的岩石圈演化。然而,目前学术界对班怒洋的闭合时限 (>145 Ma vs.~120-100Ma) 和方式仍存在很大分歧,例如近期在JGR-Solid EarthEarth Science Reviews等杂志上就此进行过激烈的辩论,其争论的焦点是该缝合带内是否有白垩纪蛇绿岩的存在?此外,近年来的研究在班怒带内识别出规模巨大的侏罗纪洋底高原残片,但其如何影响班怒洋的演化还缺乏系统性的研究。

聚焦上述科学问题,【威尼斯人游戏】-威尼斯3775网站金属同位素与壳幔物质循环求真研究群体和地球科学与资源学院曾云川副教授、许继峰教授等对班公-怒江缝合带西段康穷地区蛇绿岩进行了详细地野外考察和室内研究,取得以下重要的认识:

1)在康穷地区识别出一套与橄榄岩和硅质岩共生、形成时代为~138-134Ma并具备N-MORBOIB型成分特征的基性岩,为班怒带内存在早白垩世蛇绿岩提供了确凿证据,证实班怒洋此时尚未完全关闭。地质背景、岩石组合、全岩和矿物地球化学成分综合研究表明康穷蛇绿岩形成于弧前伸展环境(图1a,是大洋岩石圈初始俯冲阶段的产物。


图1-(a)康穷蛇绿岩代表性岩石和矿物化学成分和(b)班怒带岩浆-构造-沉积事件


2)康穷蛇绿岩的形成时代与羌塘南缘~145-130Ma岩浆活动的间歇期一致,结合羌塘地块侏罗纪-早白垩世构造变形、沉积盆地演化、岩浆作用迁移和成分变化规律、低温热年代学、古地磁等资料(图1b,威尼斯人游戏提出侏罗纪末期洋底高原与羌塘大陆边缘碰撞阻止了班怒洋俯冲作用的进行,随后早白垩世时期在洋底高原之后建立了新的俯冲体系。

这项研究的科学意义在于消弭了学术界对班怒带内可能不存在白垩纪蛇绿岩的质疑, 为班怒洋的闭合时限和方式提供了关键约束;同时,为洋底高原与大陆边缘碰撞的岩浆-构造-沉积响应提供了研究实例。


图2-班怒洋侏罗纪-白垩纪构造演化模型

上述研究成果发表在国际著名期刊《Tectonics》:Zeng, Y. C., Xu, J. F., Chen, J. L., Wang, B. D., Huang, F., Xia, X. P., and Li, M. J., 2021. Early Cretaceous (138–134 Ma) forearc ophiolite and tectonomagmatic patterns in central Tibet: subduction termination and re‐initiation of Meso‐Tethys Ocean caused by collision of an oceanic plateau at the continental margin?. Tectonics, e2020TC006423.

文章链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020TC006423


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