班公-怒江缝合带中段中生代火山岩成因及构造意义

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班公-怒江特提斯洋(班怒洋)的构造演化是认识青藏高原早期物质组成和构造演化的关键,但目前对其俯冲消亡过程的认识还存在争议,主要表现在以下方面:(1)俯冲极性;(2)在安多地区是否存在洋内弧俯冲;(3)为什么未见拉萨-羌塘地体同碰撞火山岩的报道。关于班怒洋的俯冲极性,主要有北向和南向俯冲两种观点。目前已在班公-怒江缝合带(班怒带)西段班公湖和东段丁青地区发现了产生于洋内弧环境的玻安质系列火山岩,表明班怒洋在西段和东段均存在洋内俯冲的现象,但在中部安多地区是否也存在洋内弧?还未知。此外,与新生代印度-亚洲碰撞相比,中生代拉萨和羌塘地体碰撞过程还不是十分清楚,特别是与之相关的岩浆特征。值得注意的是这些争论主要体现在班怒洋演化的不同阶段如从俯冲到碰撞,这很有可能与前人研究主要是以“点”上工作为主,而缺少纵跨缝合带及两侧剖面内火山岩的系统研究有关。由于班怒带内部以及两侧广泛发育中生代火山岩,并且经典俯冲增生型造山带中火山岩的岩石组合和时空分布在垂直缝合带方向上具有一定的规律性。因此,本文选择的研究区涵盖北侧传统的班公湖-怒江蛇绿岩带和南侧永珠-阿索蛇绿岩带,合称班公湖-怒江缝合带(班怒缝合带),具体工作路线垂直于缝合带方向,从北边的羌塘地体南缘、纵跨安多蛇绿带、那曲蛇绿岩、凯蒙蛇绿岩,至南边的拉萨地体北缘,进行系统的野外考察,以发育在海相地层中的火山岩夹层为主要研究对象,探讨班怒缝合带成因构造演化。  本文在详细的野外调查和室内岩相学观察基础上,进行了全岩主、微量元素和Sr-Nd同位素分析、锆石U-Pb定年和原位微量元素、Lu-Hf同位素测试,系统地研究了出露在羌塘南缘的雁石坪和唐古拉山口、班怒带内部的安多、拉萨北缘的那曲火山岩的岩浆源区、演化和相应的地球动力学背景。这种横跨班怒带及两侧火山岩的系统研究,有助于厘清缝合带内部、及两侧火山岩的岩石成因类型和时空分布特点,从而为解决班怒洋不同阶段的构造演化问题提供坚实的火山岩成因构造背景资料。论文取得以下几个方面的新认识:  中三叠世,在羌塘地体南缘,如雁石坪和唐古拉山口等地区,存在与班怒洋北向俯冲有关的岩浆活动。雁石坪火山岩(242-240 Ma)主要包括一套富Nb玄武岩和玄武质安山岩和正常的大陆边缘弧玄武岩。前者源于受板片熔体交代的富集地幔楔,而后者来自一个混合的岩浆源区:地幔楔+亏损的软流圈地幔。唐古拉山口流纹岩(236Ma)具有超钾质、高分异组分,源于一个主要由上地壳古老沉积岩和少量新生物质混合的岩浆源区。总体,整个羌塘地体南缘在三叠纪到侏罗纪期间的幔源岩浆作用导致羌塘南缘古老地壳逐渐被新生地壳所取代,暗示玄武质岩浆的底侵作用在羌塘地体南缘的垂向大陆生长模式中起着重要作用。  晚三叠世,安多地区发育两套火山岩:确哈拉组火山岩(228Ma)和安多枕状熔岩(220Ma)。前者具有岛弧低钾拉斑玄武岩的地球化学属性,源于俯冲带相对富集的地幔楔部分熔融,而后者具有弧和正常洋中脊的过渡特征,推测产于弧后盆地。它们分别记录了从早期俯冲到弧后盆地扩张的岩浆过程。因此,班怒洋安多段存在完整的弧-盆体系,具有北向俯冲的特点。  早白垩世,拉萨地体北部那曲地区发育一套中酸性火山岩(110 Ma),岩石组合为安山岩-英安岩-流纹岩。在区域上属于拉萨中北部早白垩世大规模火山岩的一部分。研究表明这套火山岩属于高钾钙碱性火山岩-钾玄岩系列,源区主要为陆相沉积物的贡献,缺乏俯冲相关的海相沉积物。地壳混染和分离结晶作用(AFC模式)导致了火山岩岩性的多样性。综合构造图解、洋陆过渡沉积物环境、岩浆组分、地壳增厚、俯冲-同碰撞-后碰撞时空演化特征研究结果,表明拉萨地体中北部早白垩世岩浆作用是拉萨与羌塘地体同碰撞的岩浆响应,而不是班怒洋南向俯冲的产物。  总之,在班怒带中段安多地区,从羌塘地体南缘的雁石坪、唐古拉山口到班怒带内部的安多地区,再到拉萨地体北部的那曲地区,火山岩年代越来越新,呈现出具有规律性的岩浆时空演化特征,这与经典的俯冲增生型造山带中的岩浆活动特点较为相似。并且,该带内出露了多条不同构造属性的蛇绿岩带,以及发育有大型超大型铜金矿床等特征。推测班怒带很可能是一个俯冲增生型造山带。
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