西藏松多高压/超高压变质作用及其构造意义

【摘要】：高压/超高压变质岩被认为是约束区域构造演化过程和反演古大洋演化史的重要证据。松多高压/超高压变质带位于拉萨板块的中部,是近年来青藏高原上新识别的一条重要的高压/超高压变质带,被认为是青藏高原高压变质作用研究领域取得的一项重要进展。自松多地区榴辉岩发现以来,在吉朗、新达多、白朗等地区又陆续发现了新的榴辉岩露头,不仅扩大了松多高压/超高压变质带的分布范围,并且在年代学、变质温压条件和变质相平衡模拟等方面取得了一定的进展。由于榴辉岩受后期改造作用明显以及区域上复杂的构造活动等因素的影响,松多高压/超高压变质带的研究程度仍然较低,关于高压变质岩的原岩属性、形成机制及对区域构造演化的指示等问题仍尚未解决。松多高压/超高压变质带内的榴辉岩样品锆石U-Pb同位素测年研究表明,松多地区榴辉岩的峰期变质时代为266Ma-265Ma,锆石~(206)P/~(238)U加权平均年龄分别为266.4±9.3Ma、265.1±5.3Ma和266.5±2.5Ma;龙崖松多地区榴辉岩的峰期变质时代为268Ma-261Ma,锆石~(206)P/~(238)U加权平均年龄分别为268.3±7.3Ma、260.5±6Ma和261±5.1Ma;吉朗榴辉岩的锆石~(206)P/~(238)U加权平均年龄为254±12Ma,因此榴辉岩的峰期变质时代为中二叠世。通过对松多和龙崖松多地区榴辉岩的直接围岩中白云母进行~(40)Ar-~(39)Ar同位素测年,获得的有效坪年龄分别为234.9±2.7Ma和223.3±2.3Ma,表明其折返时代为晚三叠世。结合白朗地区报道的峰期变质时代为晚三叠世的榴辉岩数据,本文认为松多高压/超高压变质带榴辉岩相变质作用主要分为中晚二叠世(274Ma-254Ma)和晚三叠世(238Ma-230Ma)两个时期。在对榴辉岩的岩相学、矿相学的研究基础上,结合电子探针成分测试结果,确定了松多和龙崖松多地区榴辉岩的峰期变质矿物组合,标定了榴辉岩的峰期变质条件。最终获得松多地区榴辉岩的峰期变质P—T条件为606—695℃和23.5—27.5k Pa;龙崖松多地区榴辉岩峰期变质的P—T条件为593—679℃和21.6—25.8k Pa。岩石地球化学研究表明,松多高压/超高压变质带内中晚二叠世的榴辉岩具有低硅、富镁、铝的特征,与基性火山岩的地球化学特征类似;Ti O_2含量变化较大,稀土元素配分曲线变化趋势分组明显,具有N-MORB和E-MORB的原岩属性;晚三叠世榴辉岩明显富集轻稀土元素亏损重稀土元素,具有典型的OIB地球化学特征。结合区域上中二叠世OIB型蛇绿岩与晚石炭世的OIB型火山岩等证据,本文认为松多高压/超高压变质带上具有不同地球化学属性的榴辉岩可能是地幔柱和大洋中脊长期相互作用的产物。榴辉岩型金红石矿床由于其易于开采、可利用组分高和对环境污染小的特点,得到越来越多人的重视。本文通过对松多高压/超高压变质带上榴辉岩中金红石矿物的岩相学和矿物学研究,利用地球化学手段分析这些岩石的Ti O_2含量,发现松多高压/超高压变质带可能存在富钛的基性原岩,这是榴辉岩型金红石矿形成的物质基础;榴辉岩的温压条件研究结果表明,区域上存在高压-超高压变质变质作用,这有利于金红石的大量保存;此外,榴辉岩的峰期变质时代及其直接接触围岩的~(40)Ar-~(39)Ar的测年结果,表明松多高压变质带上的榴辉岩都具有较快的折返速率,有利于榴辉岩中金红石的保存。因此,本文认为松多高压/超高压变质带的榴辉岩型金红石矿床具备成矿的基本条件,具有较好的找矿远景。通过对松多高压/超高压变质带的研究结果,结合区域蛇绿岩、岩浆岩以及地层等方面的资料,本文探讨了松多高压/超高压变质岩的形成机制,初步建立了松多高压/超高压变质带的演化模式。晚石炭-早二叠世(～300Ma),松多古特提斯洋初具规模,区域上广泛出露的上石炭统-下二叠统松多岩组代表了松多古特提斯洋盆初始打开过程中的沉积记录;中晚二叠世(274Ma-254Ma),松多古特提斯洋发生洋内俯冲作用,晚二叠世榴辉岩在这一过程中形成;晚三叠世(238Ma-230Ma),区域上一部分洋岛基座(OIB型洋壳)随着松多古特提斯洋壳持续俯冲向下被拖拽至地幔深处,在晚三叠世形成白朗榴辉岩,随着俯冲板片断离产生的巨大差应力作用将白朗榴辉岩沿着俯冲通道折返回地表;早侏罗世(199Ma-163Ma),在中拉萨地块南缘形成了火山-岩浆弧,早侏罗世大规模的花岗质岩浆侵位于上石炭-下二叠统松多岩组之中;并伴随着中拉萨地块南缘及蛇绿岩残片的向南增生,形成了区域内早侏罗世弧岩浆作用。