帕米尔地区新生代火成碳酸岩的成因及其地球动力学意义

The Pamir Plateau is a typical example of collisional orogeny formed by collision between the India and Asian plates during Cenozoic. However the mantle geodynamic processes beneath the orogenic belt remain hotly debated. Carbonatites are regarded as the lithoprobe in understanding mantle geochemistry dynamic processes, will provide new constraints to settle the above dispute. The Dunkeldik carbonatite-syenite complex was newly discovered in the Pamir. There is still controversy on the genetic relationship between carbonatite and the related alkaline rocks spatially. The proposed project targets the Dunkeldik carbonatite-syenite complex in the eastern margin of the Pamir and covers the determination of their ages based on accurate geochronology, ascertainment of the lithofacies, rock types, mineral assemblages and the symbiosis through systematic petrography, mineralogy and analysis of their origin, magmatic processes and the genetic relationship between alkaline rocks and carbonatite based on lithogeochemistry, Sr-Nd-Pb, C-O isotope geochemistry. The magma source, mantle-crust interaction and the diagenetic process are further studied to illustrate the genetic mechanism of carbonatite in the collisional orogenic belt. This proposal is of great importance to provide basis for discussion of the deep dynamic process of Cenozoic evolution of the Pamir.

帕米尔高原是印度-亚洲板块碰撞形成的典型陆陆碰撞造山带，但目前对其新生代以来深部地幔动力学过程还存在广泛争论。火成碳酸岩是揭示地幔地球化学动力学、壳幔相互作用的“岩石探针”，蕴含着深部动力学过程的重要记录，将为解决上述争论提供新的制约。申请人在帕米尔造山带东缘新发现一处新生代碳酸岩–正长岩杂岩体，其源区属性及与空间共生的正长岩的成因联系还有待于进一步深入研究。本项目拟以帕米尔地区新发现的顿格迪克（Dunkeldik）碳酸岩–正长岩杂岩体为重点研究对象，在详细的岩石学研究基础上，开展精细的年代学、矿物学、元素地球化学与Sr–Nd–Pb以及C–O同位素地球化学研究，确定碳酸岩的形成时代，分析碳酸岩-正长岩的源区属性、岩浆演化过程和成因联系，探讨岩石成因机制与帕米尔造山带新生代演化的耦合关系。本项目有望为解决帕米尔-西昆仑造山带新生代深部地幔动力学过程的重要科学问题提供新的岩石学、地球化学依据。

帕米尔高原是印度-亚洲板块碰撞形成的典型陆陆碰撞造山带，但目前对其新生代以来深部地幔动力学过程还存在广泛争论。火成碳酸岩是揭示地幔地球化学动力学、壳幔相互作用的“岩石探针”，蕴含着深部动力学过程的重要记录，申请人在帕米尔造山带东缘新发现一处新生代碳酸岩–正长岩杂岩体，其源区属性及与空间共生的正长岩的成因联系还有待于进一步深入研究。本项目拟以帕米尔地区新发现的顿格迪克（Dunkeldik）碳酸岩–正长岩杂岩体为重点研究对象，在详细的岩石学研究基础上，开展精细的年代学、矿物学、元素地球化学研究，确定碳酸岩的形成时代，分析碳酸岩-正长岩的源区属性、岩浆演化过程和成因联系，探讨岩石成因机制与帕米尔造山带新生代演化的耦合关系。碳酸岩呈岩墙状产出，宽度1-3米，延伸超过25米，空间上与正长斑岩、石英正长斑岩等碱性岩共生。碳酸岩的主要矿物组成包括方解石、萤石、重晶石、硬石膏、磁铁矿、独居石和氟碳铈矿等含稀土矿物等。锆石U-Pb测年结果显示，碳酸岩和正长岩形成与~11Ma，锆石Hf同位素结果显示，εHf 值为 +0.9 to −7.9，暗示岩浆起源于富集岩石圈地幔，并有少量地壳物质加入。岩石地球化学和锆石Hf同位素证据表明，碱性岩起源于经历古俯冲流体交代的下地壳部分熔融。Dunkeldik碳酸岩-碱性岩杂岩体可能形成于印度-欧亚大陆后碰撞环境下局部岩石圈拆沉作用，随后壳幔过渡带部分熔融形成碳酸质硅酸盐岩浆，在上升过程中经流体不混溶作用形成了近同时代的碱性岩和碳酸岩。本项目为解决帕米尔-西昆仑造山带新生代深部地幔动力学过程的重要科学问题提供新的岩石学、地球化学依据。