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科学研究

曾云川:青藏高原中部羌塘地块晚始新世二辉石粗面英安岩:增厚和脱水后下地壳高温熔融的产物【JP,2021】
2021-12-06 阅读:3224

青藏高原巨厚地壳的形成时间、动力学机制和热状态演化一直是国内外地球科学家最关心的科学问题之一。羌塘地块位于青藏高原腹地,是印度-亚洲大陆碰撞早期地表变形和抬升最为强烈的地区,但其地壳在什么时候加厚和抬升到现今的尺度仍存在很大分歧。此外,青藏高原地球物理资料揭示以羌塘地块为代表的中-北部地区的深部岩石圈相对较薄且处于过热状态,与拉萨、喜马拉雅等藏南地区厚、冷的深部岩石圈组成显著不同,但产生这种差异的原因仍然是不清楚的。

含斜方辉石的中酸性火成岩(如紫苏花岗岩)是一类相对罕见的花岗质岩石,但因为它们独特的矿物组成,为人们研究造山带深部地壳构造和热演化提供了难能可贵的窗口。【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、许继峰教授等对南羌塘地块俄久地区出露的美苏组火山岩进行了详细地野外地质、岩相学、矿物学和地球化学综合研究,取得以下重要的进展和认识:

1)俄久粗面英安岩喷发于始新世晚期(约36 Ma),其斑晶由单斜辉石、斜方辉石、斜长石、透长石、钛铁矿等贫水矿物组成(图1a),并且它们具有相对高的P2O5TiO2含量,与紫苏花岗岩的矿物和化学组成类似;进一步的温度计、水度计和氧逸度计估算表明俄久火山岩母岩浆是在高温(~1000℃)、贫H2O< 2 wt.%)、和低氧逸度(?2.7 < ΔQFM < ?1.5)环境下结晶形成的。

2)埃达克岩因其独特的地球化学特征被广泛用于研究造山带地壳的增厚过程,然而许多研究表明基性岩在富水环境中部分熔融或分离结晶时角闪石的分异也会形成类似地球化学成分特征的岩石,并不一定需要高的压力。俄久火山岩的全岩以及与辉石斑晶平衡的熔体均呈现埃达克岩的地球化学成分特征(图1b-c),结合其矿物组成反应的高温和贫水的结晶环境,表明角闪石并没有参与到成岩过程,为它们源于>50 Km的超深处下地壳提供了可靠证据(图1d)。

3)综合全岩和矿物地球化学特征威尼斯人游戏提出饿久火山岩是脱水后的加厚下地壳经历超高温(1000℃)部分熔融形成的(图1d),指示高原中-北部深部岩石圈在此时就已经处于过热状态。威尼斯人游戏此前的研究(Zeng et al., 2021, Geology)揭示羌塘岩石圈地幔在早始新世时期发生了拆沉,因此威尼斯人游戏进一步提出拆沉后引起的软流圈地幔的上涌是造成羌塘深部岩石圈过热的原因。


图1-俄久火山岩代表性的岩相学(a)、全岩(b)和矿物(c)地球化学组成及它们形成的温压环境(d)

上述研究成果发表在国际著名期刊《Journal of Petrology》上:Zeng, Y.C., Xu, J.F., Li, M.J., Chen J.L., Wang, B.D., Huang, F., Ren, S.H., Late Eocene two-pyroxene trachydacites from the southern Qiangtang Terrane, central Tibetan Plateau: High-temperature melting of overthickened and dehydrated lower crust. Journal of Petrology, 2021

文章链接: https://doi.org/10.1093/petrology/egab080


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