冈底斯岩浆弧东段沉积岩的早新生代变质作用及构造意义

青藏高原南部冈底斯岩浆弧形成于中生代以来新特提斯洋俯冲和新生代印度与欧亚大陆碰撞过程中。岩浆弧东部出露的中-新生代变质岩是研究大陆地壳组成、生长和再造的理想窗口。本文选择早新生代的变质沉积岩--石榴子石矽线石云母片岩和石榴子石黑云母片麻岩进行了岩石学和锆石U-Pb年代学研究。研究结果表明,石榴子石矽线石云母片岩由石榴子石、黑云母、白云母、斜长石、钾长石、矽线石、石英和金红石组成,峰期变质条件为730~750℃和0.78~0.81GPa。片岩和片麻岩中的锆石由继承的碎屑核和变质边组成,变质边给出的206Pb/238 U年龄为51~72Ma,继承碎屑核给出的206 Pb/238 U(或207 Pb/206 Pb)年龄在314~3286 Ma之间,并具有340Ma、550Ma、1100~1200Ma、1500~1600Ma和1800Ma年龄峰值,表明这些变质岩的原岩可能形成于晚石炭世。本文研究表明,冈底斯弧东段的古生代沉积岩在早新生代的碰撞造山过程中被埋藏到约25km深的中-下地壳,经历了角闪岩相变质作用和部分熔融,由此导致了岩浆弧中-下地壳组成和同碰撞岩浆岩化学成分的变化。

冈底斯岩浆弧东段沉积岩的晚白垩世变质作用及其构造意义

位于青藏高原南部的冈底斯岩浆弧形成于中生代新特提斯洋俯冲过程中,并在印度与欧亚大陆碰撞过程中叠加了新生代岩浆作用和变质作用。冈底斯岩浆弧东段出露的中、新生代变质岩是研究其深部组成与形成演化的理想窗口。本文对冈底斯东段米林田兴村地区的变沉积岩,即石榴夕线黑云片岩、含石榴钙硅酸盐岩、黑云斜长片麻岩和大理岩进行了岩石学和锆石U-Pb年代学研究。研究结果表明,石榴夕线黑云片岩由夕线石、黑云母、石榴石、斜长石、钾长石、石英和钛铁矿组成,经历了中压麻粒岩相变质作用,变质条件为810~820℃和6.4~7.8kbar。锆石年代学研究表明,石榴夕线黑云片岩、含石榴钙硅酸盐岩和大理岩经历了87~83Ma的变质作用。本文和现有研究表明,冈底斯弧东段林芝和米林地区的高压麻粒岩相变质岩分布区代表该岩浆弧的下地壳,而包括本文研究点在内的中压麻粒岩相到角闪岩相变质岩分布区为其中地壳组成部分。本文认为晚白垩世大体积幔源岩浆的注入和随后的新特提斯大洋岩石圈平俯冲,导致了冈底斯岩浆弧地壳的生长、加厚和底冲,使上地壳的沉积岩和岩浆岩运移到中-下地壳,并经历了高温变质与部分熔融,形成了分布在上地壳的花岗岩。这表明岩浆弧的新生地壳在晚白垩世新特提斯洋俯冲过程中发生了再造。以长英质岩石为主的表壳岩进入深地壳很可能是岩浆弧中-下地壳由基性转变成中性成分的重要方式。

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。