新特提斯洋板片拆离发生于四千五百万年前

朗山辉长岩成因与约45Ma新特提斯洋板片的深部断离有关
朗山辉长岩成因与约45Ma新特提斯洋板片的深部断离有关

随着新特提斯洋(Neo-Tethys ocean)的闭合,印度和欧亚大陆发生碰撞最终导致了青藏高原的形成。青藏高原作为陆陆碰撞造山带的代表,是研究陆陆碰撞造山过程的经典地区,长期以来受到了国内外学者的广泛关注。然而,该造山作用的一些重要过程还不甚明确,其中一个重要科学问题就是新特提斯洋板片的断离时间。大洋板片断离是造山带演化过程中的关键环节之一,大洋板片断离后主导大洋俯冲-大陆会聚的重要动力(深部板片拖拽力)会消失,软流圈会沿着断离带发生快速上涌加热上覆板块。因此,大洋板片断离往往对造山带演化产生明显的影响,如超高压岩石的折返、造山带的快速抬升、强烈的岩浆活动、块体间会聚速率明显减小(甚至会聚停止)等。沿着雅鲁藏布缝合带新特提斯洋板片横向延伸超过2500公里(图1A),但目前能够有效制约其断离的直接地质证据主要局限在青藏高原喜马拉雅西缘的西构造结(南迦巴尔特)地区,如超高压岩石的折返和地震层析成像观测等;而缝合带中、东部地区板片断离的时间还缺乏直接证据的约束。

中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化研究室纪伟强副研究员、吴福元研究员及合作者针对上述问题,选择青藏高原南部喜马拉雅东段朗山辉长岩进行了研究。朗山辉长岩侵位于江孜地区特提斯喜马拉雅晚白垩世-早第三纪宗卓组中。该辉长岩的形成年龄是始新世中期(榍石SIMS U-Pb定年结果:45.0±1.4 Ma),具有HIMU-OIB(洋岛玄武岩)型地球化学特征(图3A)和亏损的Sr-Nd同位素组成(磷灰石原位分析:87Sr/86Sr(t) = 0.70312 ~ 0.70317、εNd(t) = +4.9 ~ +5.0)。根据岩石的稀土元素配分形式和熔融条件估算表明,其来自于浅部石榴石相地幔的熔融。通过详细的源区识别和成因机制分析,他们认为该岩石最可能的源区为受大洋板片熔体交代的软流圈地幔,并且岩浆形成后运移、侵位过程中未受到明显的陆壳物质混染,最可能的成因机制为新特提斯洋板片的断离作用。

该发现对陆陆碰撞造山带岩浆作用成因和造山带演化研究方面都具有重要的科学意义。这是青藏高原内部第一次报道与新特提斯洋板片断离相关的软流圈来源的岩浆记录;并且在全球范围内的陆陆碰撞造山带中,受陆壳混染程度如此之小的软流圈来源熔体也很罕见。本研究为第一次对青藏高原内部新特提斯洋板片东段的板片断离作用进行可靠的制约。他们结合缝合带沿线的其它相关地质记录,提出新特提斯洋板片在约45Ma发生了整体的断离事件,并且断离深度较大。该断离模型可以解释同期发育的西构造结最年轻超高压岩石的形成(46Ma)、缝合带沿线短暂的小规模岩浆活动(46-42Ma)、活动陆缘一侧弧岩浆作用的停止(45-40Ma)以及印度-欧亚大陆会聚速率的变缓(约45Ma)等地质现象。

该研究成果发表在20164月出版的国际知名地学权威期刊GEOLOGY。

论文链接:http://geology.geoscienceworld.org/content/44/4/283.full

(据中国科学院地质与地球物理研究所)

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