【摘 要】
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拉萨地体位于青藏高原南部,它不仅经历了新生代的大陆碰撞造山作用,还经历了前新生代的长期构造演化过程,是揭示青藏高原形成和演化的关键地区之一。本论文通过对拉萨地体北部早古生代和晚中生代火山岩进行详细的岩石学、锆石U-Pb年代学以及地球化学研究,揭示了这些火山岩的成因,探讨了它们形成的构造机制,取得了重要的研究成果,为拉萨地体的早期构造演化提供了重要信息。拉萨地体北部的早古生代火山岩为流纹岩和酸性熔结
【基金项目】
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国家自然科学基金(41230205;41472056;41202035); 中国地质调查局工作项目(12120114022801);
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拉萨地体位于青藏高原南部,它不仅经历了新生代的大陆碰撞造山作用,还经历了前新生代的长期构造演化过程,是揭示青藏高原形成和演化的关键地区之一。本论文通过对拉萨地体北部早古生代和晚中生代火山岩进行详细的岩石学、锆石U-Pb年代学以及地球化学研究,揭示了这些火山岩的成因,探讨了它们形成的构造机制,取得了重要的研究成果,为拉萨地体的早期构造演化提供了重要信息。拉萨地体北部的早古生代火山岩为流纹岩和酸性熔结凝灰岩,它们具有可变的和高的SiO2(69.07-82.09 wt.%),Al2O3(8.27-16.61 wt.%)、TFe2O3(0.54-7.90 wt.%)和 Zr(127-735 ppm)含量。这些岩石也具有高的K2O(4.19-9.15 wt.%)和极低的Na2O(0.01-0.08 wt.%)含量,显示出超钾和过铝质(A/CNK=1.08-2.22)特征。在微量元素原始地幔标准化蛛网图上,这些岩石富集Rb、Th、U、K、Pb、Zr和Hf,且具有Ba、Nb、Ta、Sr、P和Ti的负异常。在稀土元素球粒陨石标准化模式图上,轻、重稀土分馏不明显,Eu负异常明显(δEu=0.41-0.58)。这些超钾质酸性火山岩显示出A型花岗质岩石的典型特征。锆石U-Pb定年结果表明,这些岩石的结晶年龄为490-520 Ma。锆石εHf(t)具有较宽的范围,为-10.2~+1.6,相对应的Hf二阶段模式年龄(TDM2)为2099-1358 Ma。结合前人的研究成果,我们认为早古生代超钾质酸性火山岩是泥质岩在高温-超高温条件下部分熔融形成的,并经历了幔源岩浆的混合和分离结晶作用。这些岩石很可能形成在原特斯洋板片向冈瓦纳超大陆北缘俯冲导致的安第斯型造山作用过程中,俯冲大洋板片回转导致的大陆岩浆弧伸展和软流圈上涌构造环境是最有利的形成机制。晚中生代的火山岩包括安山玄武岩、粗面英安岩和流纹岩。安山玄武岩为钙碱性岩石,具有较低的SiO2(51.42%)、Cr(87.4 ppm)和 Ni(38.5 ppm)含量以及 Mg#(57)。在微量元素原始地幔标准化蛛网图上,富集Th、U和Pb,且具有Nb和Ta的负异常,显示出岛弧玄武岩的特征。粗面英安岩和流纹岩的SiO2和Al2O含量分别为62.56-67.92 wt.%和75.19-77.87 wt.%与 14.66-15.13 wt.%和 1 1.89-13.13 wt.%,均具有较高的K2O(3.15-4.79 wt.%和3.93-5.26 wt.%)、Zr(365-567 ppm 和 177-206 ppm)含量,以及 10000Ga/Al(2.39-2.52和2.67-3.41)值。大部分岩石为铁质、碱性—钙碱性岩石。在微量元素原始地幔标准化模式图上,具有富集大离子亲石元素(如Th、U和Pb)和高场强元素(如Zr),以及Nb、Ta、P和Ti负异常的特征,与A型花岗质岩石特征一致;此外,流纹岩具有较高的分异指数(DI=96-98)和强烈的Eu负异常(δEu为0.02-0.08),显示出高分异A型花岗岩的特征。粗面英安岩和流纹岩的锆石U-Pb定年结果表明,它们的结晶年龄分别为110 Ma和109 Ma,其εHf(t)分别为-10.2~+3.7和-8.7~+6.7,相对应的Hf二阶段模式年龄(TDM2)分别为1799-923 Ma和1702-708 Ma。我们认为晚中生代安山玄武岩为交代岩石圈地幔源区中等程度部分熔融(~20%)的产物,并经历了以斜方辉石为主的结晶分离作用;晚中生代粗面英安岩和流纹岩来源于古老基底岩石(英云闪长质和花岗闪长质岩石)的部分熔融,并且有幔源岩浆的注入。流纹岩母岩浆形成后又经历了强烈分离结晶作用。晚中生代岩浆岩形成于安第斯型造山作用过程中的伸展环境下,可能与新特提斯洋岩石圈板片沿拉萨地体南缘北向俯冲过程中发生的板片回转、断离以及岩石圈拆沉作用有关,也可能与班公-怒江洋岩石圈板片沿拉萨地体北缘南向俯冲过程中发生的板片断离有关。
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