西藏定结地区高喜马拉雅淡色花岗岩的地球化学特征与岩浆源区研究

西藏定结地区高喜马拉雅隆起带中淡色花岗岩体紧靠藏南拆离断层内呈等轴状小岩株产出。淡色花岗岩地球化学特征为过铝质,高Si和K,低Ca、Fe和Mg,岩石富轻稀土元素及Rb、Ba和Th,贫Hf、Zr、Y和Yb,呈现S型花岗岩特征。基底副变质岩中广泛发育淡色花岗岩脉体,在副变质岩中的淡色花岗岩脉体内发现紫苏辉石暗色麻粒岩残留体,通过对淡色花岗岩与基底副变质岩的地球化学特征的对比,发现它们具有相似的稀土元素配分曲线,均富K、Rb、Ba和Th,贫Hf、Zr、Y和Yb。认为基底副变质岩为高喜马拉雅淡色花岗岩源岩,其在快速隆升降压的条件下发生缺水熔融生成淡色花岗岩浆而残余麻粒岩残留体。

大陆地壳深熔作用中自由水的贡献——以高喜马拉雅淡色花岗岩为例

高喜马拉雅淡色花岗岩是印度与亚洲板块碰撞过程中,地壳深熔作用的产物。尽管自由水对高喜马拉雅淡色花岗岩形成的重要性已被多次报导,但仍存在许多争议。本研究汇编了高喜马拉雅淡色花岗岩的全岩地球化学数据,证明高喜马拉雅淡色花岗岩可以由脱水熔融形成和水致熔融形成。进一步通过热力学模拟获得锆石结晶,并与锆石Ti温度计比较,限定了不同熔融反应中熔体的水含量。模拟结果显示锆石的结晶温度主要受控于初始熔体的水含量,可以依据初始熔体水含量的高低将高喜马拉雅淡色花岗岩分为两组:有自由水参与的初始熔体具有高含水量,约为5%;贫水条件下的初始熔体水含量不超过1%。因此本研究认为自由水在深熔作用中发挥了不可忽视的作用。自由水的存在促进了大陆地壳的壳内分异作用,增加了大陆地壳成熟度,并由此影响了大陆地壳演化。

喜马拉雅东段库局中新世淡色花岗岩-伟晶岩中电气石的元素和硼同位素变化:对岩浆熔体演化的见解

喜马拉雅广泛分布的高分异淡色花岗岩与稀有金属成矿具有密切成因联系,岩浆岩中电气石的元素与硼同位素可以有效示踪岩浆演化过程,因此电气石的研究对示踪稀有金属元素迁移和富集过程具有重要指示意义。本文聚焦于喜马拉雅东段库局(库曲)中新世淡色花岗岩和伟晶岩,综合野外地质特征和独居石U(-Th)-Pb年代学,分析白云母花岗岩和伟晶岩之间的时空演化关系;利用电子探针和LA-(MC)-ICP-MS重点研究白云母花岗岩中团块状电气石(Tur-GI)、脉状电气石(Tur-GⅡ)以及伟晶岩中电气石(Tur-P)的元素地球化学和硼同位素特征。独居石^(208)Pb/^(232)Th加权平均结果显示白云母花岗岩年龄为16.8Ma,伟晶岩为15.8Ma,两者形成时代在误差范围内一致;伟晶岩是白云母花岗岩高分异演化的产物。三类电气石Fe/(Mg+Fe)变化范围为0.64~0.91,Na/(Na+Ca)变化范围为0.93~0.96。库局白云母花岗岩和伟晶岩中的电气石均属于碱性基团的黑电气石,主要结晶于岩浆熔体中。电气石微量元素含量主要受岩浆熔体成分和局部围岩混染控制。三类电气石的硼同位素组成在-13.7‰~-7.6‰之间,并且越晚结晶的电气石δ^(11)B值更高。电气石δ^(11)B值与其他地球化学比值和微量元素含量之间存在相关性,这种相关性进一步反映岩浆的连续演化过程。电气石中微量元素含量模拟显示单次岩浆结晶分异作用可以促进熔体中稀有元素的富集。

萨迦穹隆北侧苦堆淡色花岗岩的形成机制及对喜马拉雅造山带演化的约束

萨迦穹隆位于北喜马拉雅片麻岩穹隆带中部。野外构造解析表明,萨迦穹隆北侧剖面可划分为由浅变质特提斯喜马拉雅沉积岩系构成上构造层,糜棱状石榴石片岩构成中构造层,糜棱状的正片麻岩和副片麻岩复合体构成下构造层(穹隆核部)。从上构造层向中构造层变质变形程度连续增高,但没有明显的拆离断层分隔,中构造层与下构造层被拆离面分隔。不同构造层次都具有统一的近北倾的线理和面理,运动学特征都指示了上盘向北的伸展剪切,表明萨迦穹隆北侧剖面的剪切变形可能代表了藏南拆离系在北喜马拉雅穹隆的出露。苦堆白云母花岗岩和石榴石花岗岩以顺层(面理化)和切层形式侵位于下构造层片麻岩中,呈现明显的同构造变形特征。两类淡色花岗岩具有相似的全岩主量元素特征:高的SiO_(2)(73.26%~74.87%)、Al_(2)O_(3)(14.37%~15.03%)和CaO(1.51%~1.81%),A/CNK指数在1.08~1.16之间。白云母花岗岩表现出较高的Ba(398×10^(-6)~739×10^(-6))和Sr(135×10^(-6)~165×10^(-6)),低的Rb(180×10^(-6)~201×10^(-6))和Rb/Sr比(1.22~1.34),变化的Eu/Eu*(0.76~1.47),轻重稀土分异明显,球粒陨石标准化稀土元素配分图呈明显右倾趋势。石榴石花岗岩表现出低的Ba(204×10^(-6)~282×10^(-6))和Sr(81×10^(-6)~103×10^(-6)),较高的Rb(243×10^(-6)~281×10^(-6))和Rb/Sr比(2.37~3.22),明显的Eu负异常(Eu/Eu*=0.46~0.66),轻重稀土分异不明显,球粒陨石标准化稀土元素配分图呈“海鸥型”。苦堆淡色花岗岩的初始87 Sr/86 Sr比为0.762732~0.766668,ε_(Nd)(t)为-13.1~-12.5,与大喜马拉雅结晶岩系一致。年代学结果表明苦堆白云母花岗岩形成于约27Ma,石榴石花岗岩形成于27.5~28.1Ma。根据岩相学、年代学、运动学、地球化学等分析,认为苦堆白云母花岗岩起源于大喜马拉雅结晶岩系白云母水致熔融,源岩为大喜马拉雅较深位置的变杂砂岩,石榴石花岗岩是白云母花岗岩进一步结晶分异的结果。同构造的苦堆淡色花岗岩反映了渐新世早期藏南拆离系已经启动,藏南拆离系的启动诱发了地壳深部的白云母水致熔融,形成淡色花岗岩,并沿着藏南拆离系侵位。喜马拉雅造山带在渐新世(集中于28~26Ma)已从碰撞增厚转换为代表松弛与折返的伸展构造背景。

石榴子石中的“水”揭示喜马拉雅错热锂辉石伟晶岩快速形成

东西向延伸近2500km的高喜马拉雅淡色花岗岩带不仅是新生代印度-欧亚板块碰撞的产物,同时也与多种稀有金属矿床密切相关。近期,在高喜马拉雅中部的错热地区发现了多条锂辉石伟晶岩脉,为研究该地区岩浆分异演化过程、探索错热地区锂辉石伟晶岩成岩成矿时限提供了新材料。本文对该地区各类型淡色花岗岩及锂辉石伟晶岩中的石榴子石进行电子探针和傅里叶变换红外光谱分析,研究表明:错热地区花岗岩-伟晶岩体系中石榴子石属于岩浆成因的铁铝榴石-锰铝榴石系列,且可能存在多种OH取代机制;石榴子石主量元素及水含量记录了岩浆演化历程,水含量受Si、Fe、Ca、Mn影响;伴随岩性从石榴子石白云母花岗岩向锂辉石伟晶岩分异演化,石榴子石逐渐富锰、富水;在伟晶岩侵位后,还可能与围岩发生了混染并发生了流体丢失,导致石榴子石边部贫锰、贫水。此外,石榴子石氢扩散模拟可用于限定伟晶岩形成时限,热模拟结果显示2.5m宽的错热锂辉石伟晶岩脉自720℃侵位温度冷却至岩体中心温度低于450℃仅需24天,表明错热锂辉石伟晶岩冷却迅速,具有快速的形成速率。另外,石榴子石水含量与MnO/(MnO+FeO)值呈正相关关系,高水含量(>0.04%)的锰铝榴石可能是喜马拉雅伟晶岩Li-Be矿化的潜在指示标志。

喜马拉雅造山带聂拉木地区渐新世深熔作用的厘定

喜马拉雅新生代淡色花岗岩记录了地壳深熔作用和花岗岩侵位的地球化学和构造物理效应。与形成于增厚地壳条件下和伸展背景下的始新世和中新世花岗岩相比,渐新世花岗岩分布比较局限,且源区和形成机制还存在着较大的争议。位于喜马拉雅造山带中部的聂拉木地区,可见32.1Ma的含电气石黑云母的花岗岩、29.8Ma的含黑云母的花岗岩、26.6Ma的含电气石黑云母的伟晶花岗岩侵入到高喜马拉雅岩系上部。这三组渐新世花岗岩具有以下特征:(1)较高的SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、K_(2)O和Na_(2)O,A/CNK>1.0;(2)Ba、Nb、Ta、Sr和Ti的负异常;(3)略微富集轻稀土,亏损中稀土和重稀土,高度变化的Eu异常和微弱的负Nd异常;(4)均一的初始Sr-Nd同位素比值,^(87)Sr/^(86)Sr(t)=0.7463~0.7471,ε_(Nd)(t)=-15.0~-14.6。此外,含电气石黑云母的花岗岩和含电气石黑云母的伟晶花岗岩具有较高的Sr和Ba,较低的Rb/Sr比值,其Rb/Sr比值与Ba和Sr含量都无相关性,表明其为富B流体参与高喜马拉雅变沉积岩含水部分熔融作用的产物。而含黑云母的花岗岩具有较低的Sr和Ba,较高的Rb/Sr比值,且其Rb/Sr比值与Ba和Sr含量显示明显的负相关关系,表明其为变沉积岩发生脱水熔融作用的产物。综合喜马拉雅造山带已有的研究成果,得出以下认识:渐新世花岗岩的源区从下地壳基性物质转变为中地壳变泥质岩,展示了源区向上迁移的过程,并经历了一期重要的岩浆热液交代作用;渐新世深熔作用记录了造山带从缩短增厚向伸展垮塌转换阶段深部地壳的响应,从而促使了高喜马拉雅岩系的折返。

喜马拉雅造山带中新世岩浆型石榴子石的矿物化学特征:从高Sr/Y花岗岩到淡色花岗岩

石榴子石是演化花岗岩常见的重要副矿物之一,但石榴子石地球化学特征如何随岩浆演化而变化是有待探讨的问题之一。雅拉香波片麻岩穹隆发育年龄分别为20. 3±0. 5Ma和20. 1±0. 3Ma(锆石U-Pb年龄)的高Sr/Y比二云母花岗岩(TMG)和淡色花岗岩(Grt-LG)。虽然两类花岗岩都含石榴子石,且在形成时代和Sr-Nd同位素组成上相似,但在元素地球化学特征上具有明显的差异,淡色花岗岩和二云母花岗岩分别代表演化程度较高和较原始的岩浆。在同一件样品中,在石榴子石颗粒之间,存在一定程度的微量元素地球化学特征的不均一性,反映了局部熔体地球化学特征。在两类花岗岩中,岩浆型石榴子石具有以下相似的地球化学特征:(1)从核部到边部,Mn和HREE含量降低,表现出典型的生长环带特征;(2)富集HREE,亏损LREE;和(3)显著的Eu负异常。但在关键微量元素Zn、Sc和Y上,具有明显的差异性。在花岗质岩浆演化过程中,贫Fe、Mg和Mn矿物相的分离结晶作用,导致残留熔体的Ca和Sr含量降低,Eu负异常幅度增大,Sc、Zn、Y和HREE增高,是导致淡色花岗岩石榴子石相应元素含量增高的主要原因。上述观测表明:高Sr/Y花岗岩也可以结晶石榴子石,与通常的淡色花岗岩石榴子石相比,这些石榴子石的Sc、Zn和Y含量和Eu异常幅度明显较低。但随分异程度的升高,石榴子石的元素地球化学特征与源自变沉积岩的淡色花岗岩的类似。因此,花岗岩中的石榴子石矿物化学特征变化记录了花岗岩岩浆演化的重要信息。

喜马拉雅淡色花岗岩带伟晶岩的富铍成矿特点及向更高处找锂

喜马拉雅淡色花岗岩作为新识别的稀有金属成矿区带,已发现以Be-Nb-Ta(Sn-W)组合为主矿化且已形成大型矿床,如错那洞,但仅在为数不多的几处伟晶岩见到锂辉石,尚未发现工业锂矿床。因此,有必要剖析该区伟晶岩成矿(尤其Be同Li的对比)特点、条件及可能潜力,并与国内其他稀有金属矿带进行对比分析,从而推动喜马拉雅伟晶岩稀有金属矿床尤其是锂矿的发现。该区伟晶岩母体淡色花岗岩与华南稀有金属矿化花岗岩类似,显示高的分异程度但较窄的演化区间,并且熔体具有高的Li浓度。在印亚大陆碰撞带复杂的构造-变质-深熔作用下产生了多期次的岩浆活动,尤其新喜马拉雅期巨量的岩浆可为伟晶岩的形成、远距离迁移分异及成矿提供有利的热和物质基础。基于含Li伟晶岩形成于"远"母体、"高"海拔的特点,提出区域构造层位的上部或更高海拔地区以及淡色花岗岩岩体外侧远端的围岩内将可能是含锂伟晶岩的就位空间与找矿重点地段。

基于多源数据融合的喜马拉雅淡色花岗岩识别

稀有金属在新材料、新能源和信息技术等新兴产业中具有不可替代性,已成为全球争夺的关键战略性矿产资源。喜马拉雅地区广泛发育呈东西向分布的淡色花岗岩带,延绵上千千米,已被证实具有较大的稀有金属找矿潜力,有望成为我国重要的稀有金属成矿带。以往喜马拉雅淡色花岗岩识别主要依靠野外地质填图,然而该地区自然条件恶劣,地质研究工作程度较低,使得圈定的淡色花岗岩空间分布范围具有不确定性,制约了该地区进一步找寻稀有金属矿。本文围绕喜马拉雅淡色花岗岩的识别,探讨了如何利用地球化学、地球物理和遥感等多源数据,基于机器学习技术在区域尺度和矿区尺度上圈定淡色花岗岩的空间分布范围,为该区进一步稀有金属找矿工作提供参考依据。研究发现:(1)区域勘查地球化学、地球物理和遥感数据可从不同的角度为高效识别淡色花岗岩提供有效的信息;(2)多源数据融合技术通过结合同一目标的不同特征,可以吸收各种数据源的优点,实现不同类型数据的优势互补;(3)深度学习较传统的浅层机器学习算法在深层次地学数据挖掘与集成方面具有显著优势,可深入挖掘多源地学数据间的相关信息,提取与淡色花岗岩有关的高级特征,从而提高岩体识别精度。

喜马拉雅康巴淡色花岗岩的高分异成因及岩浆-热液演化特征

位于藏南特提斯喜马拉雅带中段的康巴穹窿,其核部出露有形成于渐新世时期的淡色花岗岩,主要造岩矿物为石英、钾长石、斜长石和白云母,常见石榴子石,偶见少量黑云母和电气石.岩相学观察表明,该花岗岩中的矿物大都形成于多个世代,各种交代结构十分发育.晶体形态和化学成分特点指示,部分锆石在富Hf流体的参与下发生了重结晶作用.全岩地球化学分析结果显示,康巴淡色花岗岩富硅(74.4 wt.%~76.6 wt.%),过铝(A/CNK=1.14~1.28),贫钙、铁、镁、钛,具有高FeO*/MgO和(K2O+Na2O)/CaO比值以及高岩石分异指数(D.I.>93),微量元素组成表现出不受价态和离子半径约束的地球化学行为特点.上述特征表明,康巴淡色花岗岩是经历了强烈结晶分异作用的高演化岩浆结晶而成,并在成岩过程中发生过强烈的热液出溶.根据岩石的Sr-Nd-Hf同位素的组成特点可以推断,在热液流体作用过程中该岩浆体系的各同位素发生过不同程度的迁移,特别是Sr同位素组成,还明显受到来自围岩的混染.

北喜马拉雅淡色花岗岩地球化学:区域对比、岩石成因及其构造意义

北喜马拉雅出露一系列片麻岩穹窿,这些穹窿被形成于27.5～10Ma的淡色花岗岩侵入.淡色花岗岩的岩石类型为二云母花岗岩,它们的主量元素组成为SiO2=70.97%～74.54%、K2O+Na2O=6.27%～8.09%、K2O/Na2O=0.91～1.36及A/CNK=1.10～1.33.然而,它们在微量元素组成上呈现出较大的变化:Rb=(41～322)×10-6、Sr=(26～139)×10-6、Ba=(135～594)×10-6、(La/Yb)N=0.97～17.31、Eu/Eu=0.29～0.72.北喜马拉雅淡色花岗岩的主量元素和微量元素组成特征类似于高喜马拉雅中新世的二云母花岗岩,而在Ti、Mg、Ca、Ba含量和Rb/Sr比值上明显不同于高喜马拉雅中新世的电气石-白云母花岗岩.北喜马拉雅淡色花岗岩(87Sr/86Sr)t=0.7344～0.8503(t=10Ma),εNd(10Ma)=-12.5～-19.3,与高喜马拉雅淡色花岗岩无明显差异.在岩石成因上,北喜马拉雅和高喜马拉雅中新世淡色花岗岩均起因于构造减压作用,由此导致白云母发生脱水反应诱发高喜马拉雅结晶岩系的深熔.但北喜马拉雅淡色花岗岩形成的地质背景明显不同于高喜马拉雅淡色花岗岩,前者具有较长的时间跨度,开始形成于喜马拉雅渐新世的地壳增厚期,之后形成于中新世穹窿片麻岩的折返时期,而高喜马拉雅淡色花岗岩与中新世高喜马拉雅结晶岩系的构造挤出作用有关.因此。

喜马拉雅淡色花岗岩

在青藏高原南部的喜马拉雅地区，分布有两条世界瞩目的淡色花岗岩带。南带主要沿高喜马拉雅和特提斯喜马拉雅之间的藏南拆离系（STDS）分布，俗称高喜马拉雅淡色花岗岩带，构成喜马拉雅山的主体。北带淡色花岗岩位于特提斯喜马拉雅单元内，又被称之为特提斯喜马拉雅淡色花岗岩带。这些花岗岩多以规模不等的岩席形式侵入到周边沉积．变质岩系之中，或者呈岩株状产出于变质穹窿的核部。岩体本身大多岩性均匀，变形程度不等，但岩体边缘可见较多的围岩捕虏体，并在部分情况下见及围岩的接触变质作用，反映它们的异地侵位特征。上述两带中的淡色花岗岩在矿物组成和岩石类型上表现为惊人的相似性，主要由不同比例的石英、钾长石、斜长石、黑云母（〈5％）、白云母、电气石和石榴石等构成二云母花岗岩、电气石花岗岩和石榴石花岗岩三大主要岩石类型。从不同地区的野外观察来看，二云母花岗岩为喜马拉雅淡色花岗岩的主体岩石类型，而电气石花岗岩和石榴石花岗岩主要以规模不等的脉体形式赋存于二云母花岗岩之中，反映前两者晚期侵位的特征。地球化学特征上，这些花岗岩具有高Si、Al、K，低Ca、Mg、Fe、Ti的特点，接近花岗岩的低共熔点组分。绝大多数淡色花岗岩具有较高的含铝指数，属于过铝花岗岩。微量元素表现为较大的变化范围，但总体上表现为富集大离子亲石元素K、Rb和放射性元素U，而不同程度亏损Ba、Th、Nb、Sr、Ti等元素。稀土元素总量总体上明显低于世界上酸性岩的平均丰度，且绝大部分表现为轻．中等程度的稀土元素分馏和不同程度的Eu负异常。传统认为，喜马拉雅淡色花岗岩是原地-近原地侵位的纯地壳来源的低熔花岗岩。但本文通过分析提出，该花岗岩可能是从一种高温的花岗岩浆演化而来，其岩浆源区的性质或成因类型目前还难以确定。该岩浆在上升侵位的过程中曾经历过大规模地壳物质的混染，并发生了高度分离结晶作用。因此，喜马拉雅淡色花岗岩首先是一种高分异型的花岗岩，是真正意义上的异地深成侵入体，而并不是原地或半原地的部分熔融体。这种以大规模地壳混染和结晶分异作用为特征的花岗岩系，在花岗岩的研究内容中还未被充分地讨论。以前根据相关信息认为这些岩石来自于沉积岩部分熔融的结论，只是较多地注意到了后期地壳混染和结晶分异作用的特征。即使这些岩石的原始岩浆将来被证明真的来源于沉积岩系的部分熔融，那以前的结论也只能说是“歪打正着”。根据形成年龄和地质-地球化学特征，本文将这些花岗岩划分为原喜马拉雅（44～26Ma）、新喜马拉雅（26—13Ma）和后喜马拉雅（13—7Ma）三大阶段。其中第一阶段对应印度-亚洲汇聚而导致的大陆碰撞造山作用，而后两个阶段同加厚的喜马拉雅-青藏高原碰撞造山带拆沉作用有关，对应青藏高原的全面隆升。根据这些淡色花岗岩的岩石与地球化学特征，我们还不能支持青藏高原存在广泛的中地壳流动的模型。相反，俯冲的高喜马拉雅岩系在深部的部分熔融及随该岩系折返而发生的分离结晶作用可很好地解释淡色花岗岩所具有的系列特征。

喜马拉雅淡色花岗岩成因与稀有金属成矿潜力

喜马拉雅淡色花岗岩世界瞩目,具有重要的理论研究和找矿意义,但是其成因争议较大。本文统计了两千余件样品的全岩主微量地球化学、Sr-Nd-Pb-Hf同位素、锆石/独居石/磷钇矿等副矿物原位U-Pb年龄和锆石Hf同位素等,试图全面地总结喜马拉雅淡色花岗岩的研究进展和现状。喜马拉雅淡色花岗岩分为南北两带,北带花岗岩主要出露于特提斯喜马拉雅和片麻岩穹隆中,而南带花岗岩主要发育在高喜马拉雅顶部和东-西构造结中。从北往南,成岩时代逐渐变新;南北两带均以二云母花岗岩和(石榴石-电气石)白云母花岗岩为主,两期(始新世和中新世)中-基性岩脉和埃达克质岩主要在北带中发育。新生代岩浆活动分为5个阶段:49~40 Ma、39~29 Ma、28~15 Ma、14~7 Ma、6~0.7 Ma,分别主要与新特提斯洋壳板片断离、印度陆壳板片的低角度俯冲、断离或回撤、南北向撕裂(裂谷)和东西构造结的快速隆升有关。喜马拉雅淡色花岗岩起源于高喜马拉雅杂岩系的不一致(不平衡)部分熔融,并经历了矿物分离结晶的高分异演化。淡色花岗岩属于强过铝质岩石,具有高Si、K、Na,低Ca、Fe、Mg、Ti、Mn,高的Rb/Sr、Y/Ho值,低的Th/U、Nb/Ta、Zr/Hf、K/Rb值,稀土元素总量较低,负Eu异常明显的地球化学特征。随着成岩时代变新,Sr-Nd-Pb-Hf等同位素都指示岩浆源区中古老地壳物质的占比逐步增加。喜马拉雅淡色花岗岩/伟晶岩中Li、Be、W、Sn、Ta、Cs和Rb等稀有元素的富集系数大于10,伟晶岩属于典型的LCT型伟晶岩。喜马拉雅新生代淡色花岗岩带有望成为一条新的世界级的Li-Be-Sn-W-Ta稀有金属成矿带.

喜马拉雅淡色花岗岩——关键金属Sn-Cs-Tl的富集机制

关键金属是全球高科技产业不可或缺的战略性资源,其富集机制和成矿作用是目前国际矿床学研究的热点之一。我们对喜马拉雅带吉隆和亚东地区淡色花岗岩开展系统的地球化学研究,发现侵入到藏南拆离系的淡色花岗岩含有较高的Sn、Cs、Tl、Be、W、B、Li和Bi。全岩元素地球化学分析表明,这些淡色花岗岩具有如下特征:(1)富集关键金属元素;(2)为原始岩浆经历斜长石、锆石、独居石、磷灰石、云母分离结晶作用后的残余熔体;(3)关键元素的富集和矿化与花岗岩高度分离结晶作用密切相关。随着分异程度的增强,岩浆变为富挥发分的高SiO_(2)体系,关键金属元素在残余熔体中富集,并且最后可能形成具有工业价值的矿床。由于地球化学特征的相似性,Cs和Tl呈类质同象替代钾、铷进入云母中。富集关键金属元素的花岗岩在时间上和空间上属于与藏南拆离系相关的同构造侵位花岗岩,藏南拆离系的活动促使了原始岩浆的广泛分离结晶作用,以及后期的关键金属元素(如Rb、Cs和Tl)的富集。

喜马拉雅碰撞造山带新生代地壳深熔作用与淡色花岗岩

自从印度-欧亚大陆碰撞以来,伴随着构造演化和温度-压力-成分(P-T-X)的变化,喜马拉雅造山带中下地壳变质岩发生不同类型的部分熔融反应,形成性质各异的过铝质花岗岩。这些花岗岩在形成时代、矿物组成、全岩元素和放射性同位素地球化学特征上都表现出巨大的差异性。始新世构造岩浆作用形成高Sr/Y二云母花岗岩和演化程度较高的淡色花岗岩和淡色花岗玢岩,它们具有相似的Sr-Nd同位素组成,是碰撞早期增厚下地壳部分熔融的产物。渐新世淡色花岗岩主要为演化程度较高的淡色花岗岩,可能指示了喜马拉雅造山带的快速剥露作用起始于渐新世。早中新世以来的淡色花岗岩是喜马拉雅造山带淡色花岗岩的主体,是变泥质岩部分熔融的产物,包含两类部分熔融作用——水致白云母部分熔融作用(A类)和白云母脱水熔融作用(B类)。这两类部分熔融作用形成的花岗质熔体在元素和同位素地球化学特征上都表现出明显的差异性,主要受控于两类部分熔融作用过程中主要造岩矿物和副矿物的溶解行为。这些不同期次的地壳深熔作用都伴随着高分异淡色花岗岩,伴随着关键金属元素(Nb、Ta、Sn、Be等)的富集,是未来矿产勘探的重要靶区。新的观测结果表明:在碰撞造山带中,花岗岩岩石学和地球化学性质的变化是深部地壳物质对构造过程响应的结果,是深入理解碰撞造山带深部地壳物理和化学行为的重要岩石探针。

喜马拉雅造山带晚中新世麻迦淡色花岗岩的构建机制

在北喜马拉雅萨迦片麻岩穹窿西南侧发育有麻迦淡色花岗岩体,出露于南北向申扎—定结裂谷正断层的下盘,属一处较大规模的晚中新世淡色花岗岩体。该岩体具有较均一的元素和同位素(Sr和Nd)组成,但与多数喜马拉雅淡色花岗岩相比,具有异常高的(^(87)Sr/^(86)Sr)_i比值(0.85033~0.85034)和异常低的_(εNd)(t)值(-19.26^-18.30)组成,指示其部分熔融源区有更成熟古老地壳物质的参与。麻迦淡色花岗岩SHRIMP锆石U-Pb定年结果显示:1该岩体主要记录了至少两阶段岩浆结晶作用,分别发生在11.6±0.2 Ma和9.6±0.2 Ma;2个别13.8~16.0 Ma的岩浆作用年龄;3多数锆石继承核年龄分布于泛非期,少数年龄为中元古代(1558~1584 Ma)。在麻迦淡色花岗岩体南侧约40km处的日玛那穹窿,同位于申扎—定结南北向正断层的下盘,出露有大量原岩年龄为古元古代的日玛那糜棱岩,元素地球化学特征上类似于变泥质岩,显示高SiO_2(70.6%~74.6%),Al_2O_3(12.3%~14.0%),K_2O(4.22%~4.93%),A/CNK(1.50~1.58)和K_2O/Na_2O(1.42~2.18),代表了部分熔融源区可能存在的古老地壳物质岩石单元。因此,以麻迦淡色花岗岩为代表的北喜马拉雅晚中新世地壳深熔作用可能与青藏高原后碰撞阶段东西向伸展作用相关,泛非期变泥质岩及少量日玛那糜棱岩所代表的更古老岩石单元在16.0 Ma开始发生部分熔融,并在11.6 Ma至9.6 Ma之间达到深熔作用峰期,熔体活动可能持续了~2myr,以岩脉汇聚的形式延南北向正断层上升,构成侵位至北喜马拉雅特提斯沉积岩系之中的晚中新世麻迦淡色花岗岩体。

藏南北喜马拉雅穹窿高Sr/Y二云母花岗岩中磷灰石地球化学特征及其岩石学意义

北喜马拉雅穹窿最东部的雅拉香波穹窿发育两套高Sr/Y比值二云母花岗岩,分别形成于始新世(约43～44Ma)和中新世(约18～20Ma)。虽然在Sr-Nd同位素系统特征和形成时代上存在明显差异之外,但无论在矿物组成,还是在元素地球化学(高CaO,高Na/K和Sr/Y比值等)特征上,这两套花岗岩都存在高度相似性。为探讨在这两套花岗质岩浆形成和演化过程中,磷灰石的地球化学行为特征,应用LA-ICP-MS分析了磷灰石的微量元素地球化学组成。测试结果揭示(1)在这两套花岗岩中,微量元素在磷灰石与熔体之间的配分行为相似;(2)始新世二云母花岗岩中包含残留的磷灰石;(3)在同一件样品中,在磷灰石颗粒之间,存在一定程度的微量元素地球化学特征的不均一性,反映了局部熔体地球化学特征;(4)在花岗质岩浆演化过程中,富钙长石组分的斜长石的分离结晶作用,不仅导致熔体的Ca和Sr含量降低,Na含量和Eu负异常幅度增大,同时导致熔体的LREE含量升高。

北喜马拉雅变质作用和花岗岩研究及其与高喜马拉雅结晶岩系的对比

沿北喜马拉雅(拉轨岗日山脉)分布一条变质-花岗岩带,其变质级别沿垂直于走向方向呈高低起伏变化,而不是单调递增或递减。花岗岩与围岩以和谐过渡为主,岩体不同部位的矿物、岩石成分均有相当程度的变化,熔融程度较低;而高喜马拉雅花岗岩是低共熔的结果。北喜马拉雅变质-花岗岩带与高喜马拉雅结晶岩相比,从变质作用到岩浆活动均有很大的相似性。本文认为,二者形成的构造环境相似,但时间上又有一定的差异。

北喜马拉雅淡色花岗岩带岩体地球化学分析及构造意义

北喜马拉雅穹窿(NHGD)中分布有一条近东西向展布的淡色花岗岩带,其完整的地质记录和良好的野外露头为研究喜马拉雅碰撞造山过程提供了良好的岩石探针。在理清北喜马拉雅淡色花岗岩带不同岩体展布特征的基础上,详细对比研究各岩体年代学和地球化学特征,深入探讨其成因差异及大地构造背景,综合分析认为:(1)北喜马拉雅淡色花岗岩大致可分为始新世(48~30Ma)、渐-中新世(28~12Ma)和中-上新世(12~4Ma)三个期次,其中始新世淡色花岗岩以角闪石部分熔融作用为主,变沉积岩部分熔融为辅;渐-中新世淡色花岗岩以变沉积岩白云母脱水部分熔融为主,水致白云母部分熔融为辅;中-上新世淡色花岗岩则以变泥岩白云母脱水熔融为主。(2)印度-亚欧板块碰撞到始新世,北喜马拉雅受南北向挤压构造体制控制,地壳始终处于增厚阶段;约从26Ma开始,加厚的岩石圈由于拆沉作用,由逆冲增厚向伸展垮塌转换,导致藏南拆离系的形成;13Ma以来,北喜马拉雅发生东西向伸展作用,导致大量呈南北向展布的断层发育。

藏南拆离系活动与淡色花岗岩就位——以希夏邦马峰地区为例

藏南拆离系是世界上最大的拆离断层系统,也是喜马拉雅造山带的重要构造边界,对喜马拉雅造山过程起着重要的控制作用。在拆离断层内部和断层下盘的高喜马拉雅单元,出露了大量的同构造淡色花岗岩;近期研究工作发现,这些淡色花岗岩具有良好的稀有金属成矿潜力,因此,研究藏南拆离系的活动历史和淡色花岗岩的就位过程,对理解拆离断层变形和演化过程、熔体-断层相互作用和成矿有着重要的启示意义。针对该问题,本文选择喜马拉雅造山带中段希夏邦马峰附近的两条经典剖面——吉隆和聂拉木,开展系统的构造地质学研究,就藏南拆离系的演化过程和淡色花岗岩的同构造迁移-就位机制进行初步探讨。研究表明,吉隆地区的拆离断层厚度数十米到上百米,影响范围小,下盘吉隆岩体和高喜马拉雅的向北拆离变形较弱;聂拉木拆离断层为藏南拆离系深部构造层次,拆离断层厚度达数千米,强烈的构造变形导致肉切村群和高喜马拉雅顶部发生强烈的糜棱岩化,韧性剪切后的淡色花岗岩以平行拆离断层的岩席或岩脉产出;由此,我们认为吉隆和聂拉木的拆离断层分别代表了藏南拆离系的不同构造层次,受控于后期不均一的构造隆升剥露过程,进而可以解释两个地区不同的构造特征。综合前人的研究工作,我们提出藏南拆离系内部拆离断层活动存在逐渐向上迁移现象,而淡色花岗岩的侵位对该过程有着重要的促进作用。早期藏南拆离系的主拆离断层层次较深,控制了淡色花岗岩的顺层迁移和就位;而晚期熔体向更浅层次的运移,也促使藏南拆离系的主拆离断层也向上部迁移。