古岛弧地体的俯冲是南羌塘增生杂岩形成的重要机制:来自日湾茶卡洋岛的证据

洋内岛弧及微陆块的俯冲增生是形成增生杂岩的重要机制。本文通过对南羌塘地区日湾茶卡组进行野外实测地质剖面,开展沉积特征、古生物化石、碎屑组分模式、碎屑锆石测年等研究,发现:(1)日湾茶卡为近源沉积,最年轻碎屑锆石年龄峰值为325~375 Ma,但在龙木错-双湖古特提斯大洋周边陆块均未发现源区,其真正物源应为其下伏的望果山组火山岩;(2)日湾茶卡组内珊瑚化石丰度虽然高,但分异度非常低,其沉积位置应是一个相对突出的孤立位置。根据日湾茶卡组下伏望果山组火山岩所具有的洋内岛弧地球化学特征,并与同期SSZ型蛇绿岩组成的类似洋内俯冲的大地构造体系对比,本文认为日湾茶卡组与其下伏的望果山组火山岩共同组成了泥盆纪-石炭纪由洋内俯冲形成的古岛弧地体。根据碎屑锆石分布型式的相似性,本文进一步认为猫儿山地区部分南羌塘增生杂岩的源岩为日湾茶卡组。因此,日湾茶卡洋岛应曾经历过俯冲增生作用:浅部发生前端"刮削作用"形成冈玛错地区有变形但无变质的日湾茶卡组及望果山组,俯冲到深部的日湾茶卡组则发生高压变质作用并在后期折返至增生杂岩的浅部层次。因此,本文认为在南羌塘增生杂岩的形成过程中,日湾茶卡古岛弧地体的俯冲与增生也起到了重要的作用。

西藏南羌塘增生杂岩中俯冲反向驱动高压变质岩折返:来自猫耳山大型拆离断层的启示

大洋岩石圈俯冲增生过程中可能伴随着复杂的深部板片运动过程。高压变质岩无疑是记录这些深部过程的良好载体。最近的研究提出,在特定情况下,双向俯冲中占主导的俯冲板块拖曳另一侧板块发生反向运动,从而短板片可能被另一侧长板片拖出。该研究提示我们关注俯冲增生过程中这种可能的“不正常”的板片运动方式,从而客观而全面地剖析碰撞造山带。现有高压变质岩折返模式中,除了俯冲隧道流模式,其余模式均强调单次快速折返。然而,俯冲反向运动导致的折返过程有所不同:对单个高压变质岩来说仍是快速折返,但是对整体高压变质岩带来说,整个俯冲反向期间必然都存在高压变质岩折返,从而形成较长的折返过程持续时间。对上地壳层次的折返相关构造变形的研究有助于揭示上述过程。双向俯冲背景下的俯冲反向导致高压变质岩折返是通过对南羌塘增生杂岩内高压变质岩的研究首次提出的。本文因此选择位于南羌塘增生杂岩最北侧的猫耳山地区,基于地质填图、构造分析和年代学研究,分析其折返相关上地壳构造的地质特征、几何结构、运动方式以及活动时代等关键信息。野外地质填图结果显示,猫耳山杂岩具有类似变质核杂岩的特点。俯冲增生杂岩组成核部,晚古生代地层则分布在其顶部和四周,二者间为拆离断层系统。脆性拆离断层之下为发育于俯冲增生杂岩顶部的韧性剪切带。剪切方向为顶部向南。三维有限应变和运动学涡度测量结果显示该剪切带应变类型为伸长应变,并以单剪应变为主。分形维数和矿物变形行为研究表明,该剪切带变形温度为低绿片岩相到低角闪岩相。氩氩年代学研究显示,该剪切带在约260 Ma处于活动状态。根据本次最新研究结果,结合区域上羌塘中部俯冲增生杂岩的系列地质事实,我们认为猫耳山俯冲增生杂岩是早期俯冲反向过程折返出的俯冲杂岩。根据这一认识,我们推断出俯冲反向的运动速率约为3.5 mm/a,与羌塘中部高压变质岩内已报道的折返速率相当。本文的研究可能为碰撞造山带内高压变质岩的折返机制研究提供新视角。

西藏南羌塘晚三叠世陆缘俯冲增生造山带的褶皱-冲断与增生杂岩双层结构厘定

增生型造山带形成于活动大陆边缘,以宽阔且延伸稳定的增生杂岩为代表,在大洋板块向大陆板块发生缓慢而复杂的俯冲、碰撞过程中,大洋板块、火山岛弧、海山、大陆碎块等沿逐渐后退的海沟拼贴,仰冲板块前端发生刮削作用、底垫作用和构造剥蚀等作用,使得洋壳物质在海沟内壁增生,具体表现为增生杂岩的形成、垂向和侧向的生长,最终实现陆壳的横向生长。陆陆碰撞期间,加入俯冲通道的被动陆缘也将遭受类似的构造作用,从而形成规模较大的陆缘增生杂岩。因此,造山带增生杂岩的物质组成与结构、形成机制和演化过程对解剖洋陆转换过程中的复杂地球动力学过程具有极为关键的作用。西藏南羌塘增生杂岩是近年来通过走廊性地质填图以及多学科交叉工作得到的研究认识。然而,该增生杂岩的物质组成和结构等关键内容还未得到系统的研究,严重阻碍了对其形成机制和演化过程的理解。因此,本文以时空演化为主线,解剖杂岩物质组成和结构,结合俯冲期和同碰撞期大地构造单元,洞察南羌塘增生杂岩的形成演化过程。本次研究显示:(1)南羌塘增生杂岩具有俯冲杂岩在下、褶皱-冲断带在上的双层结构,二者间为大规模的拆离断层系统;(2)俯冲杂岩内不只含有洋板块地层单元,还含有大量的南羌塘被动陆缘物质;(3)褶皱-冲断带虽主要由被动陆缘物质变形改造而来,也含有属于洋板块地层系统的海山和洋内岛弧等物质。结合同俯冲期弧前盆地和楔顶盆地、同碰撞期晚三叠世岩浆的时空分布,高压变质岩的形成与折返时限,南羌塘增生杂岩内的双层结构应主要是陆陆碰撞过程中被动陆缘俯冲的结果,少量形成于大洋俯冲期间的俯冲反向过程中。本文提出的陆缘俯冲导致南羌塘增生杂岩双层结构的研究认识,对理解南羌塘地壳结构、中生代盆地基底形成演化具有较为重要的意义。