(相關(guān)資料圖)
地球上的巖漿活動受控于地球深部過程，全球主要的巖漿形成于洋中脊或俯沖帶上盤等較為活躍的構(gòu)造環(huán)境，反之俯沖帶或碰撞造山帶下盤被動一側(cè)的板片通常被認(rèn)為是較為穩(wěn)定且不利于巖漿形成的，因此對此類地區(qū)的巖漿形成機制與深部過程缺乏約束和認(rèn)識。青藏高原-喜馬拉雅造山帶形成于早新生代雅魯藏布江新特提斯洋閉合、印度與歐亞大陸的碰撞及相關(guān)過程，但碰撞前被動陸緣或碰撞過程中俯沖下盤深部過程并不清楚。事實上，新特提斯洋閉合、印度與歐亞大陸碰撞形成的雅魯藏布江縫合帶兩側(cè)都發(fā)育有顯著的始新世巖漿活動與變質(zhì)作用，這為理解俯沖下盤或被動大陸陸內(nèi)巖漿作用與深部過程提供了重要窗口。
針對上述問題，廣州地球化學(xué)研究所研究員馬林、王強與英國卡迪夫大學(xué)教授Andrew Kerr和澳大利亞科廷大學(xué)教授李正祥等合作者選擇了喜馬拉雅地塊作為研究對象，對地塊中出現(xiàn)的東西向展布的始新世同碰撞輝綠巖脈開展了詳細(xì)巖石學(xué)和地球化學(xué)研究。喜馬拉雅地區(qū)屬于印度大陸克拉通的北緣，在大陸碰撞前后分別為被動陸緣與匯聚下盤板片。其作為被動陸緣，在新特提斯洋俯沖階段巖漿活動記錄較為缺乏。該研究結(jié)合前人研究，揭示新生代既大陸碰撞以來，喜馬拉雅地區(qū)發(fā)育了至少兩期重要的巖漿-變質(zhì)事件（圖1）。其中始新世巖漿作用始于約48 Ma，略晚于雅江縫合帶北側(cè)拉薩地塊的始新世巖漿作用峰期（51±3 Ma），巖漿作用以角閃石巖類下地殼熔融和少量幔源侵入巖為特征，伴隨同期高壓中溫變質(zhì)作用。值得注意的是，這一時期的巖漿活動分布與著名的喜馬拉雅穹隆帶重疊，呈平行碰撞帶展布特征。這些觀察和特征指示該期巖漿-變質(zhì)與大陸碰撞早期的巖石圈變形等深部過程密切相關(guān)，但難以被現(xiàn)有機制完全解釋。
該研究結(jié)果揭示：1、該期幔源巖漿巖在時空上與始新世花崗巖呈疊合分布，指示潛在的成因聯(lián)系；2、幔源巖漿巖多以虧損Sr-Nd同位素和高Nb含量為特征，部分樣品顯示相對富集的Sr-Nd同位素和輕微的Nb-Ta負(fù)異常，指示巖漿可能源自軟流圈頂部與巖石圈地幔的邊界層，并在向淺表運移的過程中與巖石圈地幔發(fā)生了相互作用。綜合考慮喜馬拉雅與拉薩同碰撞早期的巖漿變質(zhì)作用特征，研究提出印度大陸巖石圈在與亞洲大陸碰撞的早期，由于印度巖石圈起始俯沖、碰撞減速和上覆增厚陸殼的載荷等因素導(dǎo)致了巖石圈向下?lián)锨c巖石圈下部的伸展、破裂，軟流圈與巖石圈邊界熔體沿伸展斷裂上移至下地殼底部侵位，這些幔源巖漿的侵位可能進(jìn)一步導(dǎo)致同碰撞巖石圈地幔的弱化和地殼的加厚增強，并誘發(fā)了下地殼平行縫合帶的廣泛深熔與殼幔變形的解耦（圖2）。這一新模型為理解雅江縫合帶兩側(cè)始新世同碰撞巖漿成因機制與巖石圈熱狀態(tài)提供了新思路，有助于理解和探討同碰撞喜馬拉雅造山帶巖石圈的變質(zhì)-變形作用。在全球其他碰撞造山帶被動陸緣一側(cè)或俯沖下盤的陸內(nèi)地區(qū)可能存在類似的巖漿形成與侵位機制，未來更多的相關(guān)研究將為板塊構(gòu)造理論的發(fā)展完善提供新的信息與認(rèn)識。相關(guān)成果近期已在線發(fā)表在Geology上。
圖1 (a) 喜馬拉雅地質(zhì)圖，指示新生代巖漿-變質(zhì)作用分布情況；(b) 研究區(qū)地質(zhì)簡圖；(c) 喜馬拉雅始新世巖漿巖分布柱狀圖；(d) 喜馬拉雅新生代變質(zhì)作用統(tǒng)計圖。
圖2 喜馬拉雅造山帶始新世巖石圈撓曲與巖漿形成侵位機制模型示意圖
來源：中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所
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