羌塘新生代过碱性钾质-超钾质火山岩成因研究

过碱性钾质-超钾质火山岩是大陆碰撞造山带构造演化特定阶段的产物，其岩浆形成过程对认识岩石圈增厚-减薄机制具有重要理论意义。根据藏北高Ti和低Ti两类钾质火山岩的空间分布规律和源区性质差异，选择羌塘高Ti岩区30Ma形成的过碱性钾质-超钾质火山岩为研究重点，以36-34Ma形成的高钾钙碱性玄武岩为类比研究对象。采用岩石学、地球化学和实验岩石学方法，查明岩浆演化机理，确定两类母岩浆在1-5GPa压力下液相线温度和矿物组合，测定微量元素在矿物/熔体间的分配特征。综合地球化学理论模拟，分析地幔源区交代性质，岩浆起源深度和温度，阐明羌塘过碱性钾质-超钾质火山岩既具有OIB型玄武岩的低Ba/La、Pb/La、Rb/La、K/La等比值，又具有Nb、Ta相对亏损和源区Sr、Nd、Hf同位素高度富集的原因。探索岩浆起源深度、源区性质变化与岩石圈构造演化机制的关系。

本次研究重点考察了藏北羌塘地区火车头山、戈木错过碱性钾质-超钾质火山岩区和那丁错高钾钙碱性火山岩区，在火车头山钾质碧玄岩-碱玄岩和戈木错钾质碱玄岩中发现橄榄石、单斜辉石和金云母巨晶状捕虏晶。系统研究了碱性钾质-超钾质玄岩与橄榄石、单斜辉石和金云母巨晶的岩石学、矿物学和地球化学特征。研究表明，橄榄石巨晶CaO含量为0.2- 0.3，属岩浆结晶成因。橄榄石巨晶内部发育有自形和它形粒状石英，它们与它形粒状及显微脉状的石英和铁菱镁矿-镁菱铁矿同属二氧化碳流体交代成因。单斜辉石捕虏晶（Mg#= 89-91）和金云母捕虏晶（Mg#=91-92）与寄主岩浆无成因联系，它们可能来自岩浆捕获的岩石圈地幔中的金云母辉石岩碎片。. 选择火车头山钾质碧玄岩进行了室内脱水熔融实验研究，系统测定了1-3Gpa条件下液相线矿物组成和1-3Gpa条件下矿物的REE与特征微量元素的分配系数。3-4Gpa下的实验仍在进行中。实验结果揭示出藏北钾质碧玄岩可能的岩浆源区组成为：（1）金云母橄榄岩（＜1.8GPa）；（2）金云母辉石岩源区（＞1.8GPa）；（3）石榴石辉石岩源区（＞3GPa）（Freda et al.，2008）。采用主量和微量元素地球化学模型对上述三种源区矿物组合进行了计算检验，主量元素计算表明当熔融程度为5-10%区间时，计算残差平方和最小，处于可接受范围。其中熔体成分主要来自金云母和角闪石熔融的贡献，高Mg#碧玄岩样品存在单斜辉石熔融的贡献，金云母和角闪石为不一致熔融，熔融过程中伴有1.66-4.41的富镁铁的石榴石的形成。稀土元素计算表明当熔融过程中有10%的石榴石残留时，在5-10%的熔融程度范围内，原岩HREE含量显著高于上地幔金云母橄榄辉石岩和单斜辉石岩的含量，残留相为单斜辉石时，原岩稀土含量与上述地幔交代辉石岩的含量较为一致，表明熔融过程中石榴石的含量为0-5之间%。. 以现代活动陆缘超钾质玄武岩的微量元素和Sr-Nd同位素组成为参照标准，论证了羌塘过碱性钾质-超钾质玄武岩为起源于古俯冲地幔楔金云母辉石岩的部分熔融。在上述研究基础上，综合最新地球物理资料，对藏北新生代玄武质火山活动的时空演变规律及其与岩石圈构造演化关系进行了分析和探索，提出印度大陆岩石圈俯冲和板片断离驱动的藏北深部热地幔物质上涌与岩石圈地幔脉动式增厚-减薄熔融机制。