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《中国科学院研究生院(广州地球化学研究所)》 2007年 博士论文
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雅鲁藏布缝合带泽当段蛇绿岩的地球化学特征及构造意义

韦栋梁  
【摘要】: 雅鲁藏布缝合带代表曾经存在于印度板块与亚欧板块之间的新特提斯古大洋残余。整个缝合带可分为西、中、东三段,泽当段属缝合带东段并由泽当蛇绿岩和一套岛弧岩石组合混杂组成。 作为东段最典型的剖面之一,对泽当蛇绿岩的研究一直比较溥弱,其构造环境也存在争议。泽当地区不同于其他大多数仅以蛇绿岩为主体的缝合带地段,除了蛇绿岩,该区还保存着一套岛弧岩石,可能代表曾经于新特提斯洋内发育的岛弧。新特提斯的构造演化一直存在单一俯冲和双重俯冲的争论,关键问题就在于缺乏洋内俯冲带和岛弧存在的证据。从这个角度来说,对泽当段缝合带及蛇绿岩的详细研究,不但有助于重建特提斯古洋盆格局,对进一步认识印度-亚欧板块的汇聚和碰撞过程也有重要意义。 泽当蛇绿岩单元出露基本齐伞,包括地幔橄榄岩、辉长辉绿岩、块状和枕状玄武岩。对泽当蛇绿岩玄武岩进行的Sm-Nd同位素分析,得一等时线年龄为175+20Ma,代表了蛇绿岩的形成时代。玄武岩的εNd(t)值为+7.0~+7.3,表明原始岩浆来源于强烈亏损的地幔源区。 泽当蛇绿岩中的地幔橄榄岩以方辉橄榄岩为主,具有低Ti、Al,高Mg的岩石化学特征,REE表现为“U”型的分布型式,属典型的残余地幔橄榄岩。辉长辉绿岩样品都具有LREE亏损的左倾分布型式和Eu正异常,其微量元素绝对含量很低,表现出明显的Nb、Ta、Zr、Hf亏损和Cs、Rb、Sr、Ba、K富集。泽当蛇绿岩壳层熔岩根据地球化学特征可分为两组:玄武岩Ⅰ(接近N-MORB)和玄武岩Ⅱ(具IAT特征)。两组岩石均表现为平滑的左倾LREE亏损型分布和基本相似的微量元素分布型式,但玄武岩Ⅰ的元素丰度明显要高。玄武岩Ⅱ比玄武岩Ⅰ遭受到更强的俯冲作用影响,具有明显的Nb、Ta亏损。 泽当蛇绿岩表现出岛弧和MORB的双重地球化学特征,属于SSZ型蛇绿岩,结合区域地质背景,推测其形成于俯冲带之上的弧前盆地。 首次从泽当岛弧岩石组合中厘定出一套埃达克质英云闪长岩,是俯冲洋壳在角闪岩-榴辉岩相过渡带部分熔融的产物。这一认识为新特提斯洋内俯冲带和岛弧的存在提供了重要证据。 在前人研究的基础上,本次研究认为泽当地区新特提斯洋存在北向的洋内俯冲系统,泽当蛇绿岩和泽当岛弧均为洋内俯冲的产物。中侏罗世时,新特提斯洋内发育一条幔内型推覆韧性剪切带,印度板块和拉萨地块对大洋岩石圈的双向挤压诱发了洋内俯冲消减。俯冲板片向下消减作用的加强使得位于洋内俯冲带之上的大洋板块发生局部拉张,形成扩张脊。大量来自俯冲板片的水和大离子亲石元素进入亏损地幔楔,使之发生部分熔融,生成的岩浆沿着扩张脊在海底喷发,形成了新的SSZ型洋壳和洋盆,时代为175Ma左右。同时,早期发育的老洋壳在北面开始沿拉萨地块南缘俯冲消减,大约174Ma时在冈底斯南缘生成了叶巴弧。由此形成了新特提斯洋的双重俯冲格局。在这期间,年轻的热的洋壳俯冲至75-85km深度左右时发生部分熔融并形成埃达克岩浆。俯冲板片的连续俯冲作用还导致了泽当蛇绿岩北侧洋内岛弧的形成,其活动时代约为156Ma。 在晚白垩世,洋内俯冲系统仰冲到南面的印度板块之上,新特提斯洋洋盆停止扩张,转变为单俯冲格局。由于印度板块向北强烈推挤,沿拉萨地体南缘的俯冲消减活动更加强烈,火山岩浆活动十分广泛,进一步形成了大量中酸性的钙碱性岛弧岩浆岩,如桑日岛弧等。始新世时,印度板块和亚欧板块发生陆-陆碰撞,新特提斯洋关闭消亡,青藏高原开始隆升,缝合带及相邻地质体被后期构造运动改造成如今的面貌。


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