该研究揭示了青藏高原北部碰撞后的岩浆活动和高原隆升。
青藏高原-喜马拉雅造山带是地球上最大的大陆碰撞造山带,其演化过程和隆升历史是地球科学研究的热点问题。青藏高原存在大量的碰撞后岩浆活动,包括来自地幔和地壳的各种岩石类型,被认为是探索高原隆升深部机制的理想研究对象。前人对定量古高度的研究表明,青藏高原北部的可可西里盆地在中新世以后至少经历了1km的地表隆升,但对造成地表隆升的深部动力学机制存在不同认识。鉴于可可西里盆地存在大量中新世-上新世后碰撞岩浆岩,对应可可西里盆地中新世以后的地表隆升过程。因此,研究可可西里盆地中新世-上新世碰撞后岩浆岩的成因,有助于理解控制青藏高原隆升的深部动力学机制。
早期研究发现,可可西里盆地幔源岩浆岩经历了不同程度的分异演化或地壳混染,不能完全代表地幔源区特征。中国科学院广州地球化学研究所齐岳博士和王强研究员对可可西里盆地16 Ma橄榄石白榴石(图1a-d)进行了矿物学、岩石学和地球化学研究。研究表明,主要矿物为(1)橄榄石、单斜辉石和白榴石(图1e,F);(2)橄榄石的微量元素和O同位素特征表明源区主要为交代橄榄岩,矿物结晶的温压条件提示岩浆离开地幔源区后迅速喷发至地表,无明显分异和地壳混染,代表相对原始的幔源岩浆(图2);(3)岩石富碱,具有硅不饱和的特征,富含轻稀土和大离子亲石元素,缺乏高场强元素,显示Nb-Ta-Zr-Hf-Ti负异常,Sr-Nd同位素组成与本区同时代高Mg幔源岩浆岩相似,指示相对均匀的富集地幔(图3)。
通过对比可可西里地区不同时期镁铁质岩浆岩的地球化学成分和区域构造演化历史,认为可可西里以橄榄石白榴石为代表的富集地幔形成于始新世-渐新世,柴达木地块的向南俯冲提供了交代地幔的富集组分,富集物主要为富钾的碳酸盐-硅酸盐混合熔体。考虑到可可西里盆地约75%的岩浆活动集中在18-11Ma之间,考虑到北部高原岩石圈较薄,认为岩石圈减薄触发了上覆残余富集岩石圈地幔和地壳的部分熔融,造成可可西里地区18-165438。
研究工作得到了国家自然科学基金、青藏高原第二次综合调查研究项目、中科院前沿科学重点研究项目、中科院战略性先导科技项目(A类)和广州地球化学研究所135项目的支持,相关研究成果发表在《岩石学杂志》上。
图1。可可西里橄榄石白榴石的地质素描和岩相学特征。
图二。可可西里橄榄石白榴石的矿物学特征。
图3。可可西里橄榄石白榴石的全岩地球化学特征。