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LITHOS:青藏高原西部日土地区发现首例非俯冲成因玻安岩系火山岩

  最早在18世纪,玻安岩被发现于西太平洋地质学IBM带(伊佐-玻宁-马里亚纳岛弧带)中的玻宁岛,是指具有尖晶石/橄榄石/辉石斑晶和高镁、高硅、低钛地球化学特征的安山岩。传统观点认为,玻安岩是“洋内早期俯冲作用”的产物,是建立板块构造学的理论基石,并广泛用于约束古大洋俯冲消减历史,对探讨地球动力学机制具有重大意义。在我国青藏高原腹地班公湖-怒江缝合带中曾陆续发现了几例玻安岩,它们被认为是班公湖-怒江特提斯洋早期俯冲的产物。然而,近年来,在陆内裂谷、洋底高原等非俯冲带构造环境也发现了玻安岩,这对玻安岩俯冲成因构造背景机制提出了极大挑战。

  针对这一科学问题,中科院青藏高原所碰撞隆升及影响团队、青藏高原地球科学卓越创新中心史仁灯研究员等,依托大陆碰撞与高原隆升重点实验室,以西藏班公湖-怒江缝合带西段的日土玻安岩系火山岩为研究对象,进行了系统的野外地质、岩相学、锆石年代学和岩石地球化学工作。研究发现,日土玻安岩系火山岩整体呈熔岩流状,覆盖在强烈片理化蛇绿岩上,岩石呈致密块状、质地新鲜,完全不同于强烈变形蛇纹石化的蛇绿岩块。岩块主要由普通辉石斑晶以及由普通辉石、斜长石、少量玻璃等构成的基质组成(图1),具有富镁、富硅、贫钛的玻安岩系火山岩地球化学特征。该火山岩源于极度亏损的地幔源区,受到2-4%的地壳物质混染作用影响,其形成年龄为7930万年左右,相当于晚白垩世晚期,比班公湖-怒江特提斯洋的闭合时间晚约2000万年。综合野外特征,研究团队判断这套玻安岩系火山岩与俯冲作用无关(图2)。

  与全球典型玻安岩体和域内岩浆岩特征对比结果表明,日土玻安岩系火山岩区别于“地幔柱作用”“陆内裂谷作用”形成的玻安质岩石,但与晚白垩世班公湖-怒江缝合带内拆沉作用导致壳幔相互作用形成的岩浆岩极为相似(图3)。结合所在区域的深部地球物理特征,综合分析表明,日土玻安岩系火山岩极可能是拉萨地体与羌塘地体碰撞以后,岩石圈地幔加厚、失稳、发生拆沉作用导致壳幔相互作用的结果(图4)。

  该成果以“Intra-continental boninite-series volcanic rocks from the Bangong-Nujiang Suture Zone, Central Tibet”为题,近日发表在国际地学期刊《Lithos》上。该项研究得到“第二次青藏高原综合科学考察研究”专项(2019QZKK0703)和国家自然科学基金项目(41972052, 92062215)联合资助。

  全文链接:Zhao, B., Shi, R. D., Zou, H. B., Chen, S. S., Huang, Q. S., Sun, Y. L., Yang, J. S., 2021. Intra-continental boninite-series volcanic rocks from the Bangong-Nujiang Suture Zone, Central Tibet. Lithos 386-387, 106024. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2021.106024

(碰撞隆升及影响团队供稿)

图1 日土玻安岩系火山岩野外产出与岩相特征

图2 日土玻安岩系火山岩锆石年代学特征

图3 班公湖-怒江缝合带白垩世岩浆岩成分演化

图4 日土玻安岩系火山岩成因模式图

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