冈底斯岩浆弧的形成与演化

位于青藏高原南部的冈底斯岩浆弧是新特提斯大洋岩石圈长期俯冲导致的中生代岩浆作用的产物,而且在印度与亚洲大陆碰撞过程中叠加了强烈的新生代岩浆作用,是世界上典型的复合型大陆岩浆弧,也是研究增生与碰撞造山作用和大陆地壳生长与再造的天然实验室。基于岩浆、变质和成矿作用研究成果,我们将冈底斯弧的形成与演化历史划分5期,即新特提斯洋早期俯冲、新特提斯洋中脊俯冲、新特提斯洋晚期俯冲、印度-亚洲大陆碰撞和后碰撞期。第1期发生在晚白垩世之前,是以新特提斯洋岩石圈的长期俯冲、地幔楔部分熔融形成钙碱性弧岩浆岩为特征。长期的幔源岩浆作用导致了整个冈底斯弧发生显著的新生地壳生长,并在岩浆弧西部形成了一个大型的与俯冲相关的斑岩型铜矿。第2期发生在晚白垩世,活动的新特提斯洋中脊发生俯冲,软流软圈沿板片窗上涌,使上升的软流圈、地幔楔和俯冲洋壳发生部分熔融,导致了强烈的幔源岩浆作用和显著的新生地壳生长与加厚,并以不同类型和不同成分岩浆岩的同时发育和伴随的高温变质作用为特征。第3期发生在晚白垩世晚期,为新特提斯洋脊俯冲后残余大洋岩石圈的俯冲期,以正常的弧型岩浆作用为特征。第4期发生在古新世至中始新世,伴随印度与亚洲大陆的碰撞,俯冲的新特提斯洋岩石圈回转和断离引起软流圈上涌,诱发了强烈的幔源岩浆作用。在此阶段,大陆碰撞导致的地壳挤压缩短和幔源岩浆的底侵与增生,使冈底斯弧经历了显著的地壳生长和加厚,新生和古老加厚下地壳的高压、高温变质和部分熔融,幔源和壳源岩浆岩的共生和强烈的岩浆混合。所形成的I型花岗岩大多继承了新生地壳弧型岩浆岩的化学成分,并多显出埃达克岩的地球化学特征。在岩浆弧北部形成了一系列与起源于古老地壳花岗岩相关的Pb-Zn矿床。第5期发生在晚渐新世到早-中中新世的后碰撞挤压过程中,以地壳的继续加厚,加厚下地壳的高温变质、部分熔融和埃达克质岩石的形成为特征。在岩浆弧东段南部形成了一系列与起源于新生加厚下地壳埃达克质岩石相关的斑岩型Cu-Au-Mo矿。冈底斯带的多期岩浆、变质与成矿作用为其从新特提斯洋俯冲到印度-亚洲大陆碰撞的构造演化提供了重要限定。

冈底斯岩浆弧东端石榴斜长角闪岩的晚白垩世岩浆与变质作用记录及构造意义

冈底斯岩浆弧位于青藏高原拉萨地体南部,形成在新特提斯洋向北俯冲的安第斯型造山和印度与欧亚大陆碰撞的喜马拉雅型造山过程中,是研究青藏高原中-新生代构造演化的理想地区。本文对冈底斯岩浆弧东端石榴斜长角闪岩进行了岩石学、相平衡模拟以及锆石U-Pb年代学研究。石榴斜长角闪岩主要由石榴石、角闪石、斜长石、绿帘石、白云母和石英组成,含少量金红石和钛铁矿,具有基性岩浆岩的化学成分。相平衡模拟结果表明,石榴斜长角闪岩经历了高压麻粒岩相变质作用和部分熔融,峰期变质作用的温度和压力条件为～820℃和～1.67GPa,形成深度相当于55km。石榴斜长角闪岩中的锆石具有继承的岩浆核和变质边。锆石岩浆核具有条带状环带,相对高的HREE含量(平均值为1150×10^(-6))和高的Th/U比值(0.51～0.95),给出了90.4±1.7Ma(MSWD=0.32)的原岩结晶年龄。锆石的变质边不具环带,具有较低的HREE含量(平均值为58.5×10^(-6))和低的Th/U比值(0.29～0.40),给出了86.7±5.7Ma(MSWD=0.15)的变质年龄。本文研究结果表明,冈底斯岩浆弧东端晚白垩世辉长岩经历了近侵入同期的高压高温变质作用和部分熔融,大体积幔源岩浆的底垫和增生导致岩浆弧发生了显著的新生地壳生长和加厚。