冈底斯南缘曲尼早侏罗世侵入岩岩石学成因及其对新特提斯洋俯冲的约束

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新特提斯洋在东段的俯冲消减,形成了青藏高原南部典型的俯冲相关的岩石单元。这些单元包括雅鲁藏布江蛇绿岩带、日喀则弧前盆地以及冈底斯岛弧。其中冈底斯岛弧位于青藏高原南缘,处在雅鲁藏布江蛇绿岩带北侧。该岛弧呈近东西向展布,广泛发育三叠纪至中新世的岩浆岩,是新特提斯洋发生俯冲消减和印度板块与欧亚板块发生碰撞作用的重要岩石学记录。对于新特提斯洋沿欧亚大陆边缘发生的早期俯冲过程以及俯冲相关的岩石组合特征,目前认识还不是特别清楚。本文对冈底斯岛弧中部日喀则县曲尼乡地区的曲尼侵入岩展开了详细的野外地质观察、室内镜下岩石学分析、全岩及角闪石单矿物地球化学分析、锆石U-Pb定年以及锆石Hf同位素分析。曲尼侵入岩的岩性结构较为复杂,包括堆晶角闪辉长岩和石英闪长岩以及侵入石英闪长岩的二长花岗岩和辉绿岩岩脉。在全岩主微量元素相关图解中,堆晶角闪辉长岩、石英闪长岩和二长花岗岩表现为较为连续的成分变化,说明它们可能具有统一的岩浆源区且经历了岩浆演化过程。而(Dy/Yb)N与SiO2的负相关趋势说明了石英闪长岩和二长花岗岩经历了分异过程,且角闪石是重要的分离结晶相。锆石U-Pb定年结果表明曲尼石英闪长岩和二长花岗岩侵位时间为180 Ma左右,而锆石Hf同位素表明它们均来自亏损地幔。来自堆晶角闪辉长岩的角闪石压力计表明其形成深度在25-30 km左右,进一步佐证了其主要形成于幔源玄武质岩浆在较深的岩浆房堆晶过程。上述三类岩石均显示较为明显的Nb、Ta负异常和Pb的正异常,暗示其主要由俯冲流体交代地幔楔发生渗滤熔融形成了玄武质岩浆,在岩浆房堆晶形成堆晶角闪辉长岩,其他熔体分异结晶形成了石英闪长岩,最后高程度的结晶分异形成了二长花岗岩并侵入到石英闪长岩中。而对于侵入石英闪长岩中的辉绿岩,在全岩主微量元素相关图解中表现与其他岩石不一致的趋势,且REE和微量元素标准化图解中均显示与E-MORB相似的地球化学特征。说明其形成于不同的机制,由于本文未获得其形成年龄,但是依据野外关系推断其形成于180 Ma之后。本文提出该辉绿岩的形成机制如下:俯冲洋壳低程度部分熔融形成的熔体交代了上部地幔楔,交代的地幔楔经历了高程度的部分熔融形成了E-MORB的辉绿岩岩脉。冈底斯带南缘曲尼侵入岩组合特征及其成因机制表明新特斯洋存在早期的侏罗纪俯冲作用,其岩石组合特征说明该阶段经历了从堆晶到分异结晶过程。而后期E-MORB型辉绿岩脉体则说明冈底斯岛弧岩浆作用具有多阶段性和成因机制的复杂性。
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