班公湖-怒江缝合带中西段晚中生代构造演化的地球化学制约

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 16次 | 上传用户:liongliong462
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位于青藏高原内部,分割羌塘地块和拉萨地块的班公湖-怒江缝合带的晚中生代构造演化还存在一些争议。由于班公湖-怒江缝合带在板块构造及造山带研究方面的重要意义以及其自身作为重要成矿带的经济属性,这些争议为我们的研究和国民经济的发展都带来了很大的阻碍。本篇论文通过对班公湖-怒江缝合带晚中生代构造演化的研究,试图对这些争议提出更合理的解释。班公湖-怒江洋的俯冲极性和相关的弧岩浆演化历史仍旧存在争议。本文基于对藏中班公湖-怒江缝合带中西部改则地区沉积岩碎屑锆石U-Pb年代学和Hf同位素分析,尝试重建班公湖-怒江洋的俯冲演化历史。缝合带内的中侏罗世木嘎岗日群沉积于活动大陆边缘的深海环境。晚侏罗世地层,如色哇组,广泛分布于南羌塘地体,沉积于大陆架环境。缝合带内的早白垩世沙木罗组不整合地盖在木嘎岗日群之上,可能沉积于残留海盆环境。木嘎岗日群的碎屑锆石包含7组年龄群:2.6–2.4Ga,1.95–1.75Ga,950–900Ma,850–800Ma,650–550Ma,480–420Ma,以及350–250Ma,与南羌塘地体的沉积岩的年龄组成相似。此外,沙木罗组的碎屑锆石年龄频谱与木嘎岗日群的碎屑锆石年龄频谱相似,暗示它们都有一个北向地体的物源,从北向南的古水流方向也确认了这一点。这种北向的源区指示了班公湖-怒江洋的北向俯冲。来自色哇组的两个样品显示了不同的年龄组成:剖面下部样品的碎屑锆石年龄频谱类似于南羌塘地体,而剖面上部的却显示单独的年龄的峰,峰值为156Ma。此外,所有样品的晚中生代碎屑锆石大多数显示微弱的正的ε(Hf)值,落入南羌塘地体弧岩浆岩的锆石Hf同位素组成范围。结合岩浆作用的记录,最早的广泛的弧岩浆作用发生在早侏罗世(ca.185Ma),而主要的弧岩浆作用阶段发生在中-晚侏罗世(ca.170–150Ma)。Ca.140–130Ma的岩浆间歇期和碎屑锆石的稀少很可能指示了羌塘和拉萨地块的碰撞。班公湖-怒江缝合带两侧的早白垩世晚期(ca.125–100Ma)的岩浆作用可能与班公湖-怒江洋闭合之后的板片断离或岩石圈拆沉有关。班公湖-怒江洋的闭合时限一直以来都是缝合带构造研究的热点和焦点。限定闭合时限的方法有很多,其中最有效的方法之一是用两个陆块沉积物开始交换的时间来限制。对北拉萨地块早白垩世多仁-日松组和多尼组的碎屑锆石研究显示,北拉萨地块早白垩世沉积物中明显的年龄峰:ca.400–450Ma、ca.800–900Ma以及ca.900–950Ma是来自于南羌塘地块的。这说明拉萨-羌塘地块在这个时间已经发生了闭合。多仁–日松组的碎屑锆石最年轻年龄为ca.117Ma,多尼组碎屑锆石的最年轻年龄为ca.114Ma。这两个年龄在误差范围中近似一致。因此,北拉萨早白垩世沉积地层(多仁-日松组和多尼组)的最大沉积年龄为ca.115Ma。也就是说,拉萨地块和羌塘地块在115Ma左右已经拼贴在一起。115Ma代表班公湖-怒江洋闭合时间的上限。拉萨–羌塘碰撞是发生在印度–欧亚碰撞之前青藏高原最重要的构造事件之一。晚白垩世磨拉石沉积,包括竟柱山组和阿布山组,广泛分布于班公湖–怒江缝合带内部及两侧。竟柱山组和阿布山组的碎屑锆石中所获得的最年轻年龄,即最大沉积年龄为ca.100Ma。这意味着拉萨地块与羌塘地块在这个时候已经拼贴在了一起。因此,拉萨地块与羌塘地块的碰撞应该发生在ca.100Ma之前,很可能是在晚侏罗世–早白垩世期间。基于目前的结果和之前的研究,我们将拉萨地块与羌塘地块的碰撞过程分为初始碰撞(150–140Ma)、同碰撞(140–130Ma)和后碰撞(130–100Ma)三个阶段。竟柱山组和阿布山组的碎屑锆石的年龄主要为晚白垩世,伴有少量的古老锆石。碎屑锆石年龄频谱和Hf同位素分析结果显示这些磨拉石性质的碎屑沉积物来自于班公湖-怒江缝合带周边的晚中生代岩浆岩。因此,这些磨拉石碎屑沉积物记录了拉萨地块与羌塘地块的后碰撞过程。班公湖-怒江缝合带内部的舍玛拉沟地区的早白垩世碱性火山岩以及北拉萨地体达者错地区的壳源埃达克岩和达如错地区的S型花岗岩是拉萨地块与羌塘地块后碰撞过程的岩浆记录。班公湖-怒江缝合带周边的早白垩世岩浆岩的地球化学特征明显不同于南羌塘地体的侏罗世弧岩浆岩,这表明早白垩世岩浆作用可能并非班公湖-怒江洋俯冲的结果,而更可能是发生在后碰撞阶段。结合早白垩世岩浆岩的时空分布,岩石圈拆沉可能是解释早白垩世岩浆作用的最好的模式,拆沉时间可能发生在120–115Ma。
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