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原标题:广州地化所在青藏高原羌塘中部三叠纪榴辉岩形

浏览次数:146 时间:2019-07-22

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对于罗布莎蛇绿岩中的基性岩石研究表明,辉绿岩普遍具有轻稀土亏损的特征,以及大离子亲石元素不同程度富集、高场强元素负异常不明显等地化特征。在Zr-Ti/100-3´Y判别图中,罗布莎辉绿岩与前人发表的罗布莎玄武岩均落入洋中脊玄武岩的范围。罗布莎辉长岩和辉绿岩的全岩Nd-Hf同位素也落在全球洋中脊玄武岩的范围,表明其来源于没有俯冲物质或组分的加入的亏损地幔源区,从而支持罗布莎基性岩形成于洋中脊的构造背景。这表明罗布莎蛇绿岩中的基性岩石与地幔橄榄岩之间的构造背景存在解耦的现象。

前人石榴子石Lu-Hf定年最小年龄为~233Ma, 可能代表其峰期变质时代;白云母Ar-Ar年龄为~220Ma,代表其冷却折返时代。结合区域演化历史,可构建榴辉岩的演化过程:玄武质岩石在~238 Ma形成;在很短的时间里就俯冲至50-60 km并经历了~233 Ma的榴辉岩相变质作用;随后在~220 Ma拆返至中上地壳。

研究揭示,片石山榴辉岩的锆石为岩浆锆石,锆石年龄为www.4008.com,~238Ma。锆石CL图像显示具有带状环带,高的Th、U含量以及Th/U值,类似于基性岩浆锆石;氧同位素δ18O 值为5.2±0.6‰ ,类似于亏损地幔的值;稀土配分模式显示其具有正的Ce和负的Eu异常,不亏损重稀土,与典型榴辉岩相变质锆石(正的Eu异常,明显亏损重稀土)具有显著的差异;锆石Ti温度为721-856°C,明显高于片石山榴辉岩峰期变质温度。这表明这些锆石均为榴辉岩原岩的岩浆锆石,锆石中变质矿物的包裹体可能是晚期(通过裂隙或其他途径)进入锆石内部的产物。因此,其锆石年龄云顶集团官网,云顶娱乐,~238Ma代表榴辉岩原岩形成的时间,而并非榴辉岩变质峰期时代。地球化学研究表明,榴辉岩具有OIB的特征,很可能形成于大洋中。

以上研究成果近期发表在岩石学期刊Lithos(Zhang et al. Geochemistry and geochronology of mafic rocks from the Luobusa ophiolite, South Tibet. Lithos, 2016, 245: 93-108)上。

榴辉岩是玄武质的洋壳或陆壳物质俯冲至几十甚至数百公里,在高压-超高压变质条件下形成的特殊岩石类型。榴辉岩通常经历了俯冲进变质、峰期高压-超高压变质、以及折返退变质等复杂的演化历史,确定其完整的P-T轨迹及精细的年代谱系,对于理解造山带的演化至关重要,也是国际地质研究的难点和热点。锆石中矿物包裹体的测定结合对应锆石微区精细的U-Pb定年被认为是确定榴辉岩复杂变质演化历史的有效手段,在苏鲁-大别等著名的高压-超高压变质带研究中获得了巨大的成功,目前已被广泛应用在全球几乎所有变质岩的研究中。然而,通过对青藏高原羌塘中部片石山榴辉岩的研究,发现锆石微区的矿物包裹体可能与相应的锆石微区并没有必然的成因联系,这种传统研究方法的可靠性及适用性可能需要重新考虑。

青藏高原羌塘中部片石山榴辉岩是古特提斯洋俯冲消减的产物,是龙木错-双湖缝合带存在的重要依据。前人根据锆石中广泛存在榴辉岩相矿物包裹体(如绿辉石、石榴石、多硅白云母等),认为锆石形成于榴辉岩相变质阶段,其早三叠世(237-232Ma)的锆石U-Pb年龄代表榴辉岩相峰期变质时代。中国科学院广州地球化学研究所岩石学学科组副研究员但卫等对该锆石的成因提出质疑,并基于变质锆石和岩浆锆石一般具有不同的氧同位素、微量元素特征和形成温度的原理,对该榴辉岩重新进行细致的锆石原位U-Pb-O同位素、微量元素以及全岩地球化学研究。

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青藏高原羌塘中部片石山榴辉岩是古特提斯洋俯冲消减的产物,是龙木错-双湖缝合带存在的重要依据。前人根据锆石中广泛存在榴辉岩相矿物包裹体,认为锆石形成于榴辉岩相变质阶段,其早三叠世的锆石U-Pb年龄代表了榴辉岩相峰期变质时代。中国科学院广州地球化学研究所岩石学学科组但卫副研究员等对该锆石的成因提出了质疑,同时基于变质锆石和岩浆锆石一般具有不同的氧同位素、微量元素特征和形成温度的原理,对该榴辉岩重新进行了细致的锆石原位U-Pb-O同位素、微量元素以及全岩地球化学研究。

论文链接

在上述背景下,为了厘定雅江东段蛇绿岩年龄以及解释罗布莎蛇绿岩的成因,中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化研究室博士研究生张畅在其导师刘传周的指导下,对藏南罗布莎蛇绿岩中侵入到橄榄岩的基性岩脉和橄榄岩下部混杂岩带中的斜长角闪岩进行了详细的岩石学、地球化学以及同位素年代学的研究,并得出以下结论:

同位素地球化学国家重点实验室 & 科技与规划处供稿

榴辉岩是玄武质的洋壳或陆壳物质俯冲至几十甚至数百公里,在高压-超高压变质条件下形成的特殊岩石类型。榴辉岩通常经历俯冲进变质、峰期高压-超高压变质、以及折返退变质等复杂的演化历史,确定其完整的P-T轨迹及精细的年代谱系,对于理解造山带的演化至关重要,也是国际地质研究的难点和热点。锆石中矿物包裹体的测定结合对应锆石微区精细的U-Pb定年被认为是确定榴辉岩复杂变质演化历史的有效手段,在苏鲁-大别等著名的高压-超高压变质带研究中获得成功,已被广泛应用在全球几乎所有变质岩的研究中。然而,通过对青藏高原羌塘中部片石山榴辉岩的研究,发现锆石微区的矿物包裹体可能与相应的锆石微区并没有必然的成因联系,这种传统研究方法的可靠性及适用性可能需要重新考虑。

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该研究对青藏高原古特提斯洋的闭合时间进行了有效的约束,并表明地壳物质的循环可以发生在极短的时间里,相关研究成果发表在Chemical Geology上。

图1:罗布莎蛇绿岩地质简图 及辉绿岩脉和角闪岩的野外产状

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前人石榴子石Lu-Hf定年最小年龄为~233Ma, 可能代表其峰期变质时代;白云母Ar-Ar年龄为~220Ma,代表其冷却折返时代。结合区域演化历史,可构建榴辉岩的演化过程:玄武质岩石在~238 Ma形成;在很短的时间里俯冲至50-60km并经历~233Ma的榴辉岩相变质作用;随后在~220Ma拆返至中上地壳。

图3:罗布莎基性岩石的REE和微量元素配分图、Zr-Ti/100-3´Y判别图以及Hf-Nd同位素

研究成果发表在近期出版的国际著名地学期刊《Chemical Geology》上。

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雅江带蛇绿岩代表了印度和亚洲之间消失的新特提斯洋,是确定两大板块间缝合线存在的重要岩石学标志。前人研究结果表明,雅江带中段和西段出露的蛇绿岩形成于早白垩世,而东段的泽当和罗布莎蛇绿岩则形成于中侏罗世甚至中二叠世。这反映出雅江蛇绿岩带可能保存有多期的洋壳岩石,并存在“东段蛇绿岩老、中–西段蛇绿岩年轻”的现象。这一现象与世界上其它著名的大型蛇绿岩带中基性岩石具有单一年龄的现象并不一致。此外,罗布莎蛇绿岩产出了丰富的豆荚状铬铁矿,是我国最大的铬铁矿床。近年来在罗布莎蛇绿岩的铬铁矿和橄榄岩都发现了大量的金刚石等超高压矿物,暗示其来源于很深的软流圈地幔,这与浅部俯冲成因相互矛盾。

研究揭示,片石山榴辉岩的锆石为岩浆锆石,锆石年龄为~238 Ma。锆石CL图像显示具有带状环带,高的Th、U含量以及Th/U值,类似于基性岩浆锆石;氧同位素δ18O 值为5.2± 0.6‰ ,类似于亏损地幔的值;稀土配分模式显示其具有正的Ce和负的Eu异常,不亏损重稀土,与典型榴辉岩相变质锆石具有显著的差异;锆石Ti温度为721–856 °C,明显高于片石山榴辉岩峰期变质温度。所有这些都表明,这些锆石均为榴辉岩原岩的岩浆锆石,锆石中变质矿物的包裹体可能是晚期进入锆石内部的产物。因此,其锆石年龄~238 Ma代表了榴辉岩原岩形成的时间,而并非榴辉岩变质峰期时代。地球化学研究表明,榴辉岩具有OIB的特征,很可能形成于大洋中。

图2.片石山榴辉岩锆石年龄、氧同位素和稀土元素配分图

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Dan, W., Wang, Q., White, W.M., Zhang, X.Z., Tang, G.J., Jiang, Z.Q., Hao, L.L., Ou, Q., 2018. Rapid formation of eclogites during a nearly closed ocean: revisiting the Pianshishan eclogite in Qiangtang, central Tibetan Plateau. Chemical Geology 477, 112-122.

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此项研究对青藏高原古特提斯洋的闭合时间进行了有效的约束,并表明地壳物质的循环可以发生在极短的时间里。

图1.青藏高原中部羌塘片石山榴辉岩及分布图

图2:锆石U、Th含量和角闪岩锆石SIMS U-Pb年龄以及角闪岩中榍石激光U-Pb年龄

图3.青藏高原中部片石山榴辉岩经历快速演化的卡通图

辉长岩中锆石具有岩浆锆石的形态及高的Th/U值,获得的U-Pb年龄为128.3±0.9 Ma,代表了罗布莎蛇绿岩的形成时代。斜长角闪岩中锆石具有与变质锆石类似的形态及低的Th/U比值,获得的锆石U-Pb年龄为130.9±1.3 Ma,这与榍石的激光U-Pb年龄(~ 132-134 Ma;图2d-e)在误差范围内是一致的,两者代表了蛇绿岩就位过程中变质底板的形成时代。这表明罗布莎蛇绿岩也同样形成于早白垩世,并在形成后非常快速地发生了洋内仰冲就位。基于此,他们提出整个雅江带的蛇绿岩均形成于早白垩世,并不保存多期洋壳岩石以及存在“东段老、中–西段年轻”的现象。

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