柴达木北缘榴辉岩类的地球化学及其动力学意义

【摘要】：柴北缘沙柳河、鱼卡河、锡铁山和胜利口的榴辉岩类样品的地球化学分析显示它们的原岩的主体是与洋壳有关的火山岩，其中包括岛弧拉斑玄武岩、洋岛火山岩和MORB型火山岩，样品经历了不同程度的地壳混染作用，也不排除可能少量存在产于大陆环境的火山岩。本文首次在榴辉岩中发现了稀土元素四重效应，显示在与柴北缘榴辉岩类相关的俯冲／变质环境中普遍存在开放体系下的含挥发份流体作用，四重效应的存在得到了样品高场强元素比值异常的支持，这些比值特征明显与洋壳稳定俯冲过程榴辉岩应当获得的高于球粒陨石的比值特征不同。锡铁山地区的部分样品中存在重稀土的异常富集，可能指示了原岩部分熔融过程的存在。 已发表年代学数据的综合和对比显示，柴北缘地区的超高压变质事件系统晚于区域性的陆—陆碰撞过程，加之榴辉岩与其围岩之间不存在明显的成因联系，本研究提出了两种柴北缘超高压变质事件的模型：弧—陆碰撞模型与蛇绿岩俯冲模型。在弧—陆碰撞模型中，这些榴辉岩的原岩在陆壳进行洋内俯冲时被从洋内岛弧和／或洋岛刮削下来卷入了俯冲板片的陆壳基质中，与至少部分陆壳共同经历了峰期变质过程，由于弧—陆碰撞往往发生在陆陆碰撞之前，榴辉岩的峰期变质年龄会略小于陆—陆碰撞的时代。 如果仰冲至陆壳上的蛇绿岩随典型陆壳岩石—同参加俯冲，那么部分原岩为洋壳的榴辉岩了指示了陆壳而不是洋壳的俯冲，当榴辉岩中存在显著大于峰期变质时代的原岩年龄时，这种情况才可以被明确地鉴别出来；否则的话，对于原岩为洋壳的榴辉岩，这种蛇绿岩的俯冲成为一种难以排除的可能性。上述两种模型均与陆壳俯冲和超高压变质作用有关。 综合地质对比显示，古亚洲洋南部和相邻的秦祁昆洋区域在寒武—奥陶纪期间的演化以小洋盆，中小型陆块相间的复杂构造格局为特征，在可能与晚泛非运动有关的整体汇聚背景下普遍出现强烈的岛弧型岩浆作用和活跃的岛弧拼贴、陆壳增生过程。上述阶段和上述范围内集中形成了多条超高压变质带，这种这指示了古亚洲洋及邻区的独特构造背景与超高压变质事件之间的成因联系。 在综合古地磁和地球物理资料的基础上，本文首次提出快速俯冲过程是一种驱动陆壳进行俯冲的因素，在超高压变质带的形成过程中，快速俯冲过程可能起到了某种程度的驱动作用。在苏鲁—大别、西喜马拉雅、可能还有Kokchtav，有证据显示在陆—陆碰撞之前存在异常快速的陆块运动过程。这说明，海洋板片的拖曳不是形成超高压变质岩石的唯一驱动力。