西藏冈底斯带中段复合辉长岩-花岗岩杂岩体成因及其对新特提斯洋俯冲的启示

This project plans to deal with the composite gabbro-granite complexes generated at different stages during the Neotethyan subduction along the southern margin of the middle segment of the Gangdese belt. The study will treat the gabbros, granites and enclosed mafic enclaves coexisted in the complexes as a whole, and conduct an integrated analysis including zircon U-Pb ages and in-situ Hf isotopes, mineral chemistry, and whole-rock elemental and Sr-Nd isotopic compositions on them. As previous research has focused mainly on the gabbro-granite complexes with ages of 55-40Ma, therefore, this project will put emphasis on those complexes generated in Early Jurassic (179-177Ma) and in other stages that likely be discovered during this research. This study will comprehensively compare the geological-geochemical characteristics among the complexes with different ages, and link them with the Neotethyan subduction process. The aim of this project is to focus emphatically on the following issues: (1) to unravel the deep dynamic process of the interaction between the crustal- and mantle-derived magmas; (2) to reveal the geological-geochemical differences and similarities among the complexes with various ages, and hereby discuss their implications for Neotethyan subduction; (3) to comprehensively decipher the petrogenesis of the gabbro-granite complexes and finally to develop an integrated tectono-magmatism model. This study are helpful not only in revealing the deep dynamic process of the interaction between the crustal- and mantle-derived magmas, but also can provide further petrologic evidence in comprehensively understanding the Neotethyan subduction process. Therefore, it has important scientific significances.

本项研究拟以冈底斯中段南缘伴随新特提斯洋板片俯冲形成的不同时代的复合辉长岩－花岗岩杂岩体为对象，将杂岩体中辉长岩、花岗岩及其中的镁铁质包体作为一个统一的整体，进行锆石U-Pb年代学、矿物化学和元素与Sr-Nd-Hf 同位素组成的系统测定，着重探索制约杂岩体成因的壳幔岩浆相互作用的深部动力学过程，其中将以对早侏罗世（179-177Ma）及研究中可能发现的其他时代的这类杂岩体为重点，同时与前人有较好研究基础的始新世（55-40Ma）类似复合杂岩体进行综合对比，揭示区内不同时代复合辉长岩－花岗岩杂岩体地质地球化学特征的异同性，并将其与新特提斯洋板片的俯冲演化过程联系起来，最终全面阐明杂岩体的成因，建立综合的构造－岩浆作用动力学模式。本项目的研究一方面有助于揭示壳幔岩浆相互作用的深部动力学过程，另一方面也可为全面认识新特提斯洋板片的俯冲演化提供进一步的岩石学依据，因而具有重要的科学意义。

汇聚板块边缘辉长岩-花岗岩杂岩体的形成通常与幔源岩浆底侵及其诱发的壳幔岩浆混合作用有关，由于这类杂岩体较之单纯的花岗岩体蕴含有更丰富的深部壳幔信息，并具有明确的构造指示意义，因而成为示踪构造-岩浆演化的重要研究对象。为此，本项研究选取西藏冈底斯中段南缘不同时代的典型辉长岩-花岗岩杂岩体为对象，开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、矿物学、岩石学、全岩元素和Sr-Nd同位素，以及锆石Lu-Hf同位素地球化学等的综合研究，以期揭示制约杂岩体成因的壳幔相互作用的深部动力学过程。研究结果显示，冈底斯中段南缘的辉长岩-花岗岩杂岩体主要形成于早侏罗世（192~178Ma）、晚白垩世（90~93Ma）和早始新世（~51Ma）三个时段，它们普遍具有亚碱、准铝、富轻稀土和大离子亲石元素、贫高场强元素的“弧型”岩浆岩地球化学特征，杂岩体中的辉长岩和花岗岩普遍表现出相似且亏损的Sr-Nd-Hf同位素组成（ISr= 0.7035 ~ 0.7042, εNd(t)=+5.0~+6.8, εHf(t)=+8.5~+18.2）。综合分析表明，壳幔岩浆相互作用是制约冈底斯中段南缘不同时期辉长岩-花岗岩杂岩体形成的主要机制，在新特提斯洋板片的俯冲和断离期间均发生了幔源岩浆底侵及由此诱发的壳幔岩浆混合，这些岩浆作用对冈底斯带陆壳的增生和演化具有重要贡献。多期幔源岩浆底侵形成了不同类型的新生地壳，其中富水的弧型新生地壳部分熔融形成了带内不同时代的花岗岩类岩石，并由此促进了冈底斯带陆壳的成熟。因此，富水的幔源岩浆在汇聚板块边缘巨型花岗质岩基的形成中起着重要的作用，而深部地幔过程控制了幔源岩浆的水含量，进而也控制了汇聚板块边缘陆壳的增生与演化。本项研究一方面深化了冈底斯带辉长岩-花岗岩杂岩体的成因认识，另一方面也为全面揭示冈底斯带的构造演化提供了进一步的岩石学依据，因而具有重要的科学意义。