西北大学地质学系

我系在高钾-钾玄质岩浆作用与深部动力学过程研究中取得新进展

近期,西北大学地质学系岩石学与地幔地球化学学科团队成员朱韧之副教授联合波兰国家科学院地质研究所、英国朴茨茅斯大学等单位合作者,对青藏高原东南缘腾冲地块中部晚白垩世-早始新世高钾钙碱性-钾玄质侵入岩体进行详细的岩石和矿物地球化学及放射性同位素研究,揭示了活动大陆边缘背景下多期次巨量高钾-钾玄质岩浆作用成因可能是循环俯冲沉积物来源流体/熔体交代岩石圈地幔产生富钾镁铁质岩浆沿着穿地壳通道系统上升至陆壳内活化古老地壳物质并诱发其熔融形成(图1A),并产生高硅、高度富集碱性元素和其他不相容元素的长英质岩浆,这些岩浆作用的产生与新特提斯洋到印度-亚洲大陆初始碰撞过程中俯冲洋壳板片俯冲角度变化密切耦合(图1B)。这一研究成果已在线发表于国际岩石学权威期刊Contributions to Mineralogy and Petrology

1 A 高钾钙碱性-钾玄质岩浆作用的穿地壳岩浆系统过程;B 高钾-钾玄质岩浆作用与板片俯冲过程的动力学耦合关系

在地球上分布广泛却通常以小规模岩珠而存在的高钾钙碱性-钾玄质岩石为揭示壳幔相互作用提供关键岩浆信息,通常产生于碰撞后拉张伸展背景下。目前很少有研究工作注意到活动大陆边缘弧背景下产生的多阶段大规模高钾钙碱性-钾玄质岩石组合。此次研究发现,在青藏高原东南缘存在着一个体积约28000 km3的晚白垩世-早新生代巨量高钾钙碱性-钾玄质岩体。其中,镁铁质侵入体属于钾玄质系列,含有高的钾镁 (K2O, ~ 3.3wt.%; Mg, ~ 5.1 wt.%; Mg#, ~ 57),轻稀土(LREE)和大离子亲石元素(LILE)含量,低的Ba/Th, Ba/La, Sm/La (< 0.3), Nb/Yb208Pb/206Pb比值,高的Hf/Sm (> 0.70), Th/Yb, Th/La (> 0.2) and La/Sm比值,不具有明显Eu异常。镁铁质矿物以含水的镁闪石和富钾镁的黑云母组成,这些特征指示了岩石圈地幔源区, 其受到来源于循环沉积物来源流体/熔体的交代作用。共生的长英质侵入体显示出高硅、高度富集碱性元素及不相容元素特征,镁铁质矿物也以铁闪石和铁云母为主,这些特征明显指示了富集大陆源区,然而源区受到同期富钾镁铁质岩浆释放出流体的活化作用。因此我们认为:相对于碰撞后和早期裂谷环境下生成的小规模钾质岩浆,这些大规模多期次的高钾钙碱性-钾玄质岩浆作用产生于活动大陆边缘弧背景下从地幔到上部地壳的穿地壳岩浆系统(图1)。结合地球物理学的数据观察,高钾钙碱性-钾玄质岩浆作用系统的产生与洋壳板片俯冲作用的时空演化密切相关(图1),既从新特提斯洋俯冲到印度-亚洲初始碰撞过程中,洋壳板片从低角度俯冲转向高角度俯冲,以及与随后发生的板片回撤和断裂作用高度耦合。

同时,本次研究还发现:无论是碰撞后构造背景下还是大陆边缘弧背景下的高钾-钾玄质岩浆作用都具有比弧裂谷环境下更高的Th/Yb, Th/La, 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb, 208Pb/204Pb, 87Sr/86Sr比值和更低的Ce/Pb, εNd(t) and εHf(t)值(图2)。

2 不同地球地球动力学背景下高钾-钾玄质岩石的地球化学关系协变图

文章标题:HighK calcalkaline to shoshonitic intrusions in SE Tibet: implications for metasomatized lithospheric mantle beneath an active continental margin

原文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s00410-021-01843-z

朱韧之为第一兼通讯作者,赖绍聪教授为共同通讯作者,本研究受国家自然科学基金项目(41802054)的资助。

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