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青藏高原是地球上最大、最高和最年轻的高原,被誉为“世界第三极”。它形成于新特提斯洋的闭合和印度-欧亚大陆之间的碰撞,是全球研究陆-陆碰撞天然的实验室。作为欧亚大陆的最南缘,拉萨地块记录了大量的大陆碰撞及其演化的重要的地质信息。拉萨地块出露的后碰撞钾质-超钾质岩浆作用是印度-欧亚大陆碰撞最重要的岩浆记录之一,探讨这些岩浆作用的时空分布、成因机制对于深入理解拉萨地块的地幔性质、构造演化和动力学背景等有着重要的科学意义。 本论文选取了拉萨地块西部赛利普地区中新世超钾质岩浆岩作为研究对象,这些岩浆岩中包含了大量的地幔包体。通过详细的野外地质考察,结合超钾质岩浆岩与地幔包体的岩相学、矿物学、元素地球化学、同位素地球化学和年代学研究,讨论超钾质岩浆作用的成因,并进一步探讨其形成的深部动力学过程。 赛利普后碰撞超钾质岩浆岩具有较高的MgO(4.6-14.5wt.%)含量,较高的Ni(145-346ppm)和Cr(289-610ppm)含量;在球粒陨石标准化的稀土元素配分图中,它们富集轻稀土元素,具较弱的负铕异常;原始地幔标准化的微量元素配分图中,这些超钾质岩相对富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,同时具有显著的Nb,Ta,Ti的负异常。同位素地球化学研究结果表明,研究区的超钾质火山岩具有较高的初始(87Sr/86Sr)1(0.7167-0.7274)比值和较低的初始(143Nd/144Nd)1(0.5118-0.5120)比值;与北半球参考线(NHRL)对比,在相同的初始206Pb/204Pb(18.363-18.790)比值范围内,这些超钾质火山岩具有较高的(207Pb/204Pb)1(15.740-15.816)和(208Pb/204Pb)1(39.661-39.827)比值;同时它们具有较高的δ18O(7.3-9.7%)值。这些超钾质岩的Sr-Nd-Pb-O同位素组成均落于亏损地幔(DMM)与印度大陆地壳(HHCS)之间。根据全岩地球化学特征,将赛利普超钾质岩划分为高镁超钾质岩与低镁超钾质岩两类:高镁超钾质岩具有较高的MgO含量(13.9-14.5wt.%),较高的CaO(8.7-8.9wt.%)含量,较低的SiO2(47.0-47.4wt.%)和Al2O3(10.5-10.8wt.%)含量;而低镁超钾质岩的MgO(4.6-8.8wt.%)与CaO(4.6-5.8wt.%)含量较低,SiO2(54.8-57.8wt.%)和Al2O3(12.0-14.1wt.%)含量较高。与低镁超钾质岩相比,高镁超钾质岩样品具有更高的轻重稀土比值,较低的大离子亲石元素(例如Rb,Ba,U)含量,较高的初始(143Nd/144Nd)1比值,较低的(87Sr/86Sr)1和(206Pb/204Pb)1比值,以及较低的δ18O值。矿物学研究结果表明,赛利普超钾质岩中发育多种类型的橄榄石:橄榄石斑晶与橄榄石捕掳晶。橄榄石斑晶包含两种类型:olivine-Ⅰ和olivine-Ⅱ。相对应的,两类超钾质岩在矿物学上也具有较大的差异:高镁超钾质岩主要斑晶矿物为一类橄榄石(olivine-Ⅰ)、单斜辉石和金云母,基质为显晶质的白榴石与透长石,而低镁超钾质岩的斑晶矿物组成为单斜辉石、金云母和二类橄榄石(olivine-Ⅱ),基质主要由单斜辉石、透长石与玻璃质构成。 橄榄石矿物化学及全岩地球化学结果表明,两类超钾质岩分别形成于橄榄岩与辉石岩地幔源区:低镁超钾质岩的橄榄石斑晶(olivine-Ⅱ)具有高Ni,低Ca,低Mn,高Fe/Mn比值的特征,结合全岩较高的SiO2和NiO含量,较低的CaO含量,暗示这些低镁超钾质岩形成于辉石岩地幔源区;高镁超钾质岩的橄榄石斑晶(olivine-Ⅰ)具有较低的Ni含量,全岩具有较低的SiO2和NiO含量以及较高的CaO含量,指示其可能形成于橄榄岩地幔源区。综合超钾质岩全岩的Sr-Nd-Pb-O同位素地球化学特征,认为两类不同的地幔源区可能形成于向北俯冲的印度大陆岩石圈向地幔楔加入硅质富集组分含量的差异。赛利普超钾质岩中地幔包体为揭示超钾质岩地幔源区的特征提供了宝贵的样品。研究结果表明,这些地幔包体可以分为方辉橄榄岩与二辉石岩两类。其中,二辉石岩主要由交互生长的单斜辉石(45-65vol.%)与斜方辉石(30-50vol.%)组成,同时包含少量的金云母(<3vol.%)与它形的石英(<2vol.%)颗粒,它们为反应成因的辉石岩,可能形成于富硅组分对地幔橄榄岩的交代作用。方辉橄榄岩包体中主要包含橄榄石(60-75vol.%)和斜方辉石(20-35vol.%)颗粒,以及少量的单斜辉石(<3vol.%),金云母(<2vol.%)和尖晶石(<2vol.%),它们可能经历了俯冲相关的交代作用。结合两类超钾质岩浆作用,推断随着硅质交代作用的增强,藏南地幔成分由方辉橄榄岩经橄榄岩向辉石岩过渡。这些后碰撞超钾质岩浆作用可能形成于25-8Ma俯冲的印度岩石圈板片后撤引起的富集地幔的部分熔融作用。