藏南松多地区二叠纪-侏罗纪岩浆作用及构造意义

发布时间：2020-10-31 16:42

　　 大洋板块的俯冲作用会导致弧岩浆作用的形成,对岩浆弧的识别与研究是还原古大洋演化过程的基础。松多古特提斯缝合带位于拉萨地块内部,代表了松多古特提斯洋俯冲闭合的遗迹,然而大洋的俯冲闭合过程仍不明确。本文选择松多地区二叠纪-侏罗纪岩浆岩作为研究对象,通过野外岩石学、锆石U-Pb年代学及Lu-Hf同位素、全岩地球化学及全岩Sr-Nd同位素的研究,结合区域内的数据资料,探讨中二叠世-早侏罗世时期岩浆岩的岩石成因及壳-幔相互作用,探索多期次岩浆作用与青藏高原多洋盆演化之间的联系,最终建立松多地区构造-岩浆演化模型。通过对唐加-松多地区岩浆岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年研究,共识别出4期弧岩浆作用:中二叠世闪长岩锆石U-Pb年龄为263±3 Ma,中三叠世花岗岩锆石U-Pb年龄为238±1 Ma,晚三叠世花岗闪长岩锆石U-Pb年龄为208~201 Ma,早侏罗世花岗闪长岩锆石U-Pb年龄为201~194 Ma。结合前人报道的岩浆岩年代学资料,将松多地区岩浆弧的形成时间划分为以下4个期次:中二叠世(约263 Ma)、中三叠世(约238 Ma)、晚三叠世早期(约237~221Ma)、晚三叠世末期-早侏罗世(约213~190 Ma)。中二叠世岩浆岩出露于松多岩组内部,较高的MgO含量和Mg~#指示其岩石类型为高镁闪长岩,对岩石类型进一步划分为赞岐岩型闪长岩。对闪长岩全岩地球化学及全岩Sr-Nd同位素的研究表明岩浆主要来自于受俯冲洋壳熔体交代的亏损地幔源区。结合区域内榴辉岩及洋岛岩石资料,本文认为松多中二叠世岩浆岩可能形成于松多古特提斯洋北向初始俯冲的构造环境中,有可能代表了松多古特提斯洋中二叠世时期的岩浆弧。中三叠世岩浆岩侵位于松多岩组变形地层中,岩相学及全岩地球化学研究表明岩石为过铝质花岗岩,主要来自于成熟地壳物质的部分熔融。锆石Lu-Hf同位素和全岩Sr-Nd同位素指示中三叠世花岗岩的岩浆源区存在地幔物质成分的贡献,岩浆主要来源于受地幔物质底侵交代的古老下地壳。结合松多岩组构造变形及松多榴辉岩年代学资料,提出中三叠世岩浆岩可能形成于松多古特提斯洋俯冲向碰撞转化的构造环境中。晚三叠世早期岩浆岩出露于中拉萨地块达布拉地区与南拉萨地块昌果地区,地球化学特征指示达布拉岩体为强过铝质花岗岩,昌果火山岩具有弧岩浆岩特征。结合松多地区榴辉岩的变质年龄,本文认为达布拉岩体可能形成于中、南拉萨地块碰撞后松多古特提斯洋板片断离的构造环境中;昌果火山岩形成于新特提斯洋初始俯冲的构造环境中。晚三叠世末期-早侏罗世岩浆岩广泛出露于松多地区,岩石学及岩相学研究表明晚三叠世末期-早侏罗世时期岩浆岩发生岩浆混合作用,全岩地球化学及全岩Sr-Nd同位素指示岩浆来源于古老下地壳物质的部分熔融,且伴随有受俯冲板片流体交代的影响的幔源物质加入。结合拉萨地块内同期岩浆岩资料,认为晚三叠世末期-早侏罗世岩浆岩形成于新特提斯洋俯冲的构造环境中。根据松多地区二叠纪-侏罗纪岩浆作用的研究,结合区域内高压变质岩、蛇绿岩、地层学及古地磁的资料,本文建立了研究区松多古特提斯洋在中二叠世初始俯冲、中三叠世洋-陆转化的模型,晚三叠世早期松多地区受到新特提斯洋初始俯冲影响,并于晚三叠世末期-早侏罗世时期受到新特提斯洋的持续俯冲形成大规模弧岩浆事件。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2020
【中图分类】：P588.11
【部分图文】：

青藏高原由一系列裂解自冈瓦纳大陆的块体/微陆块不断拼贴至欧亚大陆南缘形成,具有“多陆块、多岛弧”的基本构造格架。青藏高原的形成经历了自古生代以来一系列大陆裂解、洋盆扩张、大洋俯冲消减与闭合、弧-陆碰撞以及陆-陆碰撞造山等过程,表现出“多洋盆、多俯冲、多碰撞、多造山”的地球动力学特点(Yin and Harrison,2000;许志琴等,2006,2016;Mo et al.,2007,2008;Zhu et al.,2013)。复杂长期的演化历史造就了青藏高原丰富的陆表地质内容与特殊的陆下岩石圈结构,同时印度大陆持续向北碰撞挤压使得青藏高原成为世界上海拔最高的高原(平均海拔>4000米)。青藏高原由于自身的种种独特性,使其成为研究大陆动力学理论及板块构造演化的“天然实验室”,受到地学界的长期密切关注(Dewey et al.,1988;Murphy et al.,1997;Kapp et al.,2007;Wang et al.,2008)。随着上世纪七十年代板块构造学说引入青藏高原构造研究领域,青藏高原上划分出5条重要的板块缝合带,被缝合带所划分的各次级地块呈东西向夹持于缝合带之间,构成了如今的青藏高原大地构造格架(图2.1)。这5条缝合带从北向南依次为:东昆仑缝合带、金沙江缝合带、龙木错-双湖-澜沧江缝合带、班公湖-怒江缝合带和印度-雅鲁藏布江缝合带。这些板块缝合带将青藏高原划分为5个次级地块,从北向南依次为:松潘-甘孜地块、羌北-昌都地块、羌南-保山地块、拉萨地块和喜马拉雅地块(图2.1)。下文主要对本文研究区所处的拉萨地块进行介绍。

通过本次野外调查以及室内工作,在唐加地区新识别出一期中二叠世岩浆岩。中二叠世侵入岩体出露于唐加乡仲尼村,侵位于上石炭统-下二叠统松多岩组之中(图2.2b)。中二叠世岩体出露范围不足1 km2,岩体表面呈灰白色(图3.1a)。岩体主要岩性为闪长岩,具有半自形中粒等粒结构,块状构造,岩石内可见宽5~20 mm石英细脉穿插于其中(图3.1b)。闪长岩由斜长石、角闪石、黑云母、石英以及少量磷灰石、锆石等副矿物组成(图3.1c)。其中斜长石含量约占55%,粒度在0.5~2 mm之间,呈板柱状,发育聚片双晶;石英含量约占5%,呈半自形粒状,粒度在1 mm左右,镜下具波状消光;角闪石约占30%,粒度在0.5~1.5 mm之间,呈长柱状,发育两组斜交解理;黑云母约占总含量的10%,粒度在0.6 mm左右,呈它形-半自形片状,发育一组极完全解理,具深棕色-深褐色多色性。3.2 锆石U-Pb年代学与Hf同位素

本次研究对闪长岩(S18T53)年龄样品进行U-Pb年代学与Hf同位素研究,采样坐标为北纬29°56′19″,东经91°50′21″(图2.2b)。将闪长岩样品中测得的有效数据点的代表性锆石阴极发光图像单独成图(图3.2),CL图像中锆石显示出不明显的岩浆振荡韵律环带结构,部分锆石中含有不透明包裹体。闪长岩样品中的锆石多呈不规则粒状,粒度大小不一,粒径在100~300μm之间,长宽比多在1:1~2:1之间。本次研究共选取了30颗测点进行了锆石U-Pb年龄测试,定年测试结果列于表3.1,锆石微量元素数据见表3.2。锆石Th含量为17.19~74.25 ppm,U含量为38.52~95.28 ppm,Th/U比值在0.36~0.85之间(>0.1)。30个测点的206Pb/238U年龄在267~258 Ma之间,206Pb/238U加权平均年龄为262.8±2.8 Ma(MSWD=0.087)(图3.3a)。锆石的稀土元素配分模式中显示出重稀土元素富集的特征(图3.3b),结合锆石形态及Th/U比值表明闪长岩中的锆石为典型的岩浆锆石(Hoskin and Black,2002),上述加权平均年龄能够代表岩浆结晶的时代,即中二叠世。在闪长岩样品中选取8颗已获得U-Pb定年结果的锆石进行Lu-Hf同位素测试,测试结果见表3.3。锆石的176Hf/177Hf比值为0.282958~0.282982(平均值=0.282969),εHf(0)值为+6.6至+7.4(平均值=+7.0),εHf(t)值为+12.4至+13.0(平均值=+12.6),对应的一阶段模式年龄(TDM1)与地壳模式年龄(TDMC)分别为414~382 Ma和505~455 Ma(图3.4)。
【参考文献】

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本文编号：2864214