西藏松多地区蛇纹岩成因及其对松多古特提斯洋俯冲的约束

王斌 ,  解超明 ,  董永胜 ,  段梦龙 ,  宋宇航 ,  郝宇杰

地球科学 ›› 2024, Vol. 49 ›› Issue (03) : 837 -849.

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地球科学 ›› 2024, Vol. 49 ›› Issue (03) : 837 -849. DOI: 10.3799/dqkx.2022.474

西藏松多地区蛇纹岩成因及其对松多古特提斯洋俯冲的约束

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Origin of Serpentinite in Sumdo Area, Xizang and Its Constraint on Subduction of the Sumdo Paleo-Tethys Ocean

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摘要

蛇纹岩中的锆石不仅可以提供年代学信息,还可以约束蛇纹岩的成因和区域构造演化过程.本文以唐加‒松多古特提斯缝合带中的龙崖松多蛇纹岩为研究对象,对其进行了全岩地球化学、锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素研究.结果显示,龙崖松多蛇纹岩具较高的MgO和TFeO含量、高Mg#值以及较低的Al2O3和TiO2含量.样品稀土元素配分曲线呈较为宽缓的“U”型.微量元素蛛网图显示,样品富集U、Ta,亏损Th、Nb、Zr和Hf.龙崖松多蛇纹岩锆石U-Pb定年结果为(230.3±2.3) Ma, ε Hft)值在+13.4到+16.0之间.年代学和地球化学研究表明,龙崖松多蛇纹岩的原岩为地幔楔内尖晶石二辉橄榄岩部分熔融后的残留体.龙崖松多蛇纹岩受到松多古特提斯洋板片俯冲产生的超临界流体的交代形成了交代锆石,可能还受到富水流体的交代,导致流体活动性元素的富集.结合前人研究,本文认为松多古特提斯洋在晚三叠世可能尚处于北向俯冲阶段.

关键词

青藏高原 / 松多古特提斯洋 / 蛇纹岩 / 交代锆石 / 岩石学 / 地球化学

Key words

Qinghai-Xizang Plateau / Sumdo Paleo-Tethys Ocean / serpentinite / metasomatic zircon / petrology / geochemistry

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王斌,解超明,董永胜,段梦龙,宋宇航,郝宇杰. 西藏松多地区蛇纹岩成因及其对松多古特提斯洋俯冲的约束[J]. 地球科学, 2024, 49(03): 837-849 DOI:10.3799/dqkx.2022.474

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0 引言

锆石是追踪岩浆和变质过程时间及评估壳幔演化历史最可靠的替代物之一.由于在超基性岩中Zr的含量和Si的活动性很低,锆石理论上无法从原生的超基性岩中结晶(Zhang et al., 2005).但是,在苏鲁造山带、北柴达木、阿尔卑斯和厄尔士山地区的石榴橄榄岩中均存在锆石(Li et al., 2016),锆石矿物包裹体的研究表明这些锆石是原生的而非地壳混染所致.超基性岩中的锆石不仅可以提供年代学信息,还可以反映超基性岩的来源和演化过程.因此,超基性岩中的锆石对于理解区域构造历史和壳幔相互作用的动力学机制有重要的作用和意义(Belousova et al., 2015).

Yang et al.(2009)在拉萨地体中东部的松多地区发现了二叠纪榴辉岩,认为这些岩石可能代表了古特提斯洋洋壳俯冲形成的高压‒超高压变质带,表明冈底斯北缘存在古特提斯洋盆和古特提斯洋深俯冲作用.但由于松多地区缺乏与此次俯冲事件相关的岩浆作用,导致松多古特提斯洋的俯冲过程缺乏有效约束,例如:吉朗、新达多和龙崖松多榴辉岩的峰期变质时代与松多榴辉岩一致(~260 Ma; 董宇超,2021),但白朗榴辉岩的峰期变质时代却为~230 Ma(Cheng et al., 2015),这是否暗示松多古特提斯洋在中二叠世初始俯冲并持续至晚三叠世?另外,由于缺乏与俯冲相关的弧岩浆作用,部分学者认为松多古特提斯洋在中二叠世就已闭合(Zhu et al., 2009),也有学者认为松多古特提斯洋可能并不存在,松多地区的榴辉岩为异地推覆体(Liu et al., 2009).因此,对与松多古特提斯洋俯冲相关的熔/流体作用开展研究,对进一步认识松多古特提斯洋的俯冲过程以及拉萨地体在中生代的构造演化具有重要意义.

本次在松多乡龙崖松多地区新发现一处蛇纹石化橄榄岩(蛇纹岩),并在龙崖松多蛇纹岩中挑选出大量锆石.本文对蛇纹岩中的锆石进行了U-Pb定年及Lu-Hf同位素测试,并对该蛇纹岩进行了岩石学和全岩地球化学分析,探讨了其岩石成因及构造环境,为松多古特提斯洋的构造演化过程提供了新的约束,也为拉萨地体早中生代构造演化提供了新资料.

1 地质背景

青藏高原地处特提斯构造域东段,经历了自古生代以来特提斯洋裂解、扩张、俯冲、闭合直至碰撞造山的漫长过程,是研究特提斯洋构造演化历史的理想地区,被称为研究大陆动力学和板块构造演化的“天然实验室”(Xu et al., 2015).青藏高原从北向南依次形成了代表古特提斯洋北支的西金乌兰‒金沙江缝合带、代表古特提斯洋南支的龙木错‒双湖‒澜沧江缝合带、代表中特提斯洋的班公湖‒怒江缝合带以及代表新特提斯洋的印度‒雅鲁藏布江缝合带,这些缝合带将青藏高原从北向南分成松潘‒甘孜板块、羌北‒昌都板块、羌南‒保山板块、拉萨地体、喜马拉雅板块 (Xu et al., 2015).其中,拉萨地体又被狮泉河‒纳木错蛇绿岩带和洛巴堆‒米拉山断裂带从北到南分成了北拉萨、中拉萨和南拉萨3个亚地体(图1a).北拉萨地体以新生地壳为特征,在安多一带可能存在寒武纪或新元古代结晶基底,中拉萨地体为一个具有前寒武纪结晶基底的微陆块,南拉萨地体记录了新特提斯洋向北俯冲以及与印度‒亚洲大陆碰撞造山有关的构造岩浆演化和成矿作用,显示新生地壳特征(Zhu et al., 2011).

研究区位于中拉萨和南拉萨交界处,米拉山断裂带附近,出露有榴辉岩、洋壳残片、松多岩组以及大量的岩浆岩等(图1b),具有构造混杂岩带的典型特征(王斌,2019).松多地区的榴辉岩研究程度最高,主要位于松多乡、新达多、白朗、龙崖松多、吉朗等地区,主要岩性为双矿物榴辉岩、多硅白云母榴辉岩和退变质榴辉岩(Cheng et al., 2012, 2015; 董宇超,2021).榴辉岩的峰期变质年龄分为两期,分别为中晚二叠世(274~254 Ma)和晚三叠世 (230 Ma);折返时代为晚三叠世(235~200 Ma;Weller et al., 2016).洋壳残片主要包括原岔萨岗岩组绿片岩及其中产出的基性、超基性岩透镜体,岩性主要为蛇纹石化橄榄岩、玄武岩、辉长岩、堆晶岩等,地球化学特征主要表现为MORB和OIB特征,原岩年龄可从晚石炭世 (~306 Ma; 陈松永,2010)延续至晚二叠世 (~258 Ma; 王斌,2019).上石炭统‒下二叠统松多岩组原岩主要为滨浅海‒斜坡相的陆源碎屑砂泥岩,可能属于一套类似裂陷盆地内的类复理石‒复理石沉积建造(刘宇,2020).研究区岩浆岩可分为3类:第1类为白垩纪‒新生代新特提斯洋北向俯冲以及印度与欧亚板块碰撞形成的岩浆岩(Zhu et al., 2011);第2类为三叠纪‒侏罗纪由新特提斯洋和/或松多古特提斯洋北向俯冲形成的弧岩浆岩(Song et al., 2022);第3类为二叠纪‒中三叠世由松多古特提斯洋北向俯冲形成的弧岩浆岩,这类岩浆岩在松多地区出露极少,仅在唐加乡、温木朗和加色村地区小规模出露(于云鹏,2020; 麦源君等,2021).

本文样品采自松多乡龙崖松多地区 (92°26′43.29″E; 29°53′21.69″N; 图1c),龙崖松多蛇纹岩呈构造岩块产出于松多岩组白云母石英片岩中(图2a),露头规模较小,不超过1 km2,受后期构造作用破坏严重(图2b).岩石风化面为灰白色,新鲜面为灰绿色,显微纤维变晶结构,致密块状构造(图2c).显微镜下蛇纹石化作用非常明显,原始的橄榄石和辉石等已完全蚀变为蛇纹石,主要矿物成分包括:蛇纹石,一级灰白干涉色,呈叶片状集合体,推测其为叶蛇纹石,含量大于80%;金云母,呈叶片状集合体,零星分布于蛇纹石间,矿物粒径最长可达 500 μm,二级黄干涉色,含量小于10%.不透明矿物主要为自形、粒状或不规则状的磁铁矿,粒径15~400 μm不等,含量约为10%(图2d).

2 测试方法

2.1 锆石U-Pb及Lu-Hf同位素测试

锆石U-Pb测试在吉林大学自然资源部东北亚矿产资源评价重点实验室利用LA-ICP-MS分析完成.具体实验测试过程参见Yuan et al.(2004).测试和数据处理的主要流程及仪器主要技术参数为:(1)激光剥蚀系统为德国Coherent公司生产的GeoLasPro型193 nm ArF准分子激光器,与激光器联用的是Agilent 7900型ICP-MS仪器;(2)实验采用He作为剥蚀物质的载气,仪器最佳化采用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NIST610,选用91500和Qinghu两种标准锆石与待测样品一起进行激光剥蚀,用以校正激光诱导的元素分馏、仪器分馏和漂移,并测试激光剥蚀程序的准确性.(3)采用直径为32 μm、频率为7 Hz的激光束斑进行样品分析;(4)用GLITTER软件计算同位素比值和207Pb/206Pb、206Pb/238U、207Pb/235U的年龄值;(5)采用Andersen(2002) 的方法对结果进行普通铅校正;(6)采用Isoplot程序计算其年龄.

锆石原位微区Lu-Hf同位素测试在北京科荟测试技术有限公司完成.在完成U-Pb同位素测试分析的基础上选取合适的锆石颗粒进行Hf同位素分析,Hf同位素测试点的位置选取尽量与测年位置保持一致,以保证与锆石定年结果相匹配.分析系统采用NEPTUNE plus多接收电感耦合等离子体质谱仪,激光剥蚀系统采用NWR 213 nm固体激光器.激光斑束的直径选择55 μm,脉冲频率设置为10 Hz,能量密度为10~11 J/cm2.使用高纯度氦气作为载气将剥蚀物质送入Neptune Plus多接收质谱仪.锆石Hf同位素测试分析的详细技术流程和仪器运行条件见侯可军等(2007).采用179Hf/177Hf=0.732 5对176Hf/177Hf比值进行指数归一化校正.锆石ε Hft)值、一阶段模式年龄与地壳模式年龄的计算方法见吴福元等(2007).

2.2 全岩地球化学同位素测试

全岩主量、稀土和微量元素测试在吉林大学自然资源部东北亚矿产资源评价重点实验室进行.主量元素化学分析利用日本理学Primus II X射线荧光光谱仪(XRF)分析完成,分析精度除H2O外为1%.微量元素分析仪器为Agilent公司生产的四极杆ICP-MS7500a.采用两酸(HNO3+HF)高压反应釜(Bomb)溶样方法进行样品的化学预处理.质量监控标样为美国地质调查局(USGS)标准样品AGV2、中国地质测试中心岩石标样GSR-1和 GSR-3、GSR-5.大多数元素的分析误差在5%以内.具体分析步骤与仪器参数详见李文庆(2019).

3 分析结果

本次对龙崖松多蛇纹岩1件年龄样品进行锆石U-Pb同位素测年、锆石微量元素分析、锆石 Lu-Hf同位素分析以及5件地球化学样品进行全岩地球化学分析,样品分析结果见附表1~4.

3.1 全岩主、微量元素特征

龙崖松多蛇纹岩样品的蚀变和蛇纹石化作用导致样品的烧失量较高(13.54%~15.70%),因此,本文对样品的主量元素进行了矫正.扣除烧失量重新计算主量元素质量分数后,SiO2含量在43.38%~45.46%之间,平均为45.01%;TiO2含量在0.03%~0.04%之间,平均为0.04%;Al2O3含量在1.18%~1.23%之间,平均为1.20%;MgO含量较高(40.39%~42.59%),平均为42.46%;Mg#值为92.2~92.6;TFeO含量为7.87%~8.41%,平均为8.21%;Na2O和MnO含量极低,分别平均为0.06%和0.13%.

样品稀土元素总含量在3.61×10-6~5.99×10-6之间,略高于球粒陨石值(3.292×10-6McDonough and Sun,1995),大部分低于原始地幔值(7.075×10-6McDonough and Sun, 1995).(La/Yb)N=1.40~1.69,轻稀土较为富集,轻重稀土分异较明显;(La/Sm)N=1.19~1.26,轻稀土和中稀土存在轻微的分异;(Gd/Yb)N=0.99~1.18,重稀土分异不明显,稀土配分曲线轻微右倾(图3a).此外,样品具明显的Eu正异常(Eu/Eu*=1.21~1.45),与蛇纹石化地幔楔纯橄岩相当,低于蛇纹石化深海橄榄岩(平均为2.45;Deschamps et al., 2013).原始地幔标准化微量元素蛛网图显示,样品具有明显的U、Ta正异常和Th、Nb、Zr、Hf的负异常.活动性元素Rb、Ba、Sr等含量有较大变化(图3b).

3.2 锆石U-Pb年龄、微量元素及Lu-Hf同位素特征

龙崖松多蛇纹岩样品中的锆石可根据其形态分为A组和B组(图4).A组锆石晶形不完整,内部结构均一,不具明显的分带现象,晶体大小介于100~200 μm.锆石U含量介于72.6×10-6~365.5×10-6,Th含量介于918.8×10-6~4 382.7×10-6.Th/U值介于0.05~0.12,大部分锆石Th/U值<0.1.锆石球粒陨石标准化稀土元素配分曲线表明,样品明显富集Ce和重稀土,亏损Pr和Nd.锆石206Pb/238U年龄介于224~237 Ma,加权平均年龄为(230.3±2.3) Ma.B组锆石呈自形到半自形状,内部发育明显的振荡环带,显示典型岩浆锆石特征.但是,由于B组锆石晶体太小(10~50 μm),并未获得其年龄及微量元素数据.锆石Lu-Hf同位素测试数据来自8颗A组锆石.锆石的176Hf/177Hf值介于0.283 024~ 0.283 099,年龄(230 Ma)矫正的ε Hft)值为+13.4~+16.0,模式年龄T DM1为234~346 Ma.

4 讨论

4.1 锆石成因及其时代指示意义

橄榄岩中的锆石大多被认为是由地壳混染所致,但随着越来越多的锆石在全球造山带橄榄岩中被发现(Li et al., 2016),前人逐渐认识到锆石可能是造山带橄榄岩中的固有产物.造山带橄榄岩中的锆石可被分为两类:一类为残余锆石,主要指熔体和/或流体携带了现有锆石(包括继承的锆石)进入到寄主橄榄岩中;另一类为新生的交代锆石(Zheng et al., 2006, 2014).出现在橄榄岩中的交代成因锆石,指示了与俯冲相关的超高压变质过程,其经历了不同时期熔/流体的交代作用,可以为深入了解壳‒幔化学交换作用提供关键信息.

实验室进行矿物分离和锆石挑选过程中出现地壳物质的混染也可能会导致橄榄岩中出现锆石.为了避免前期制样过程的干扰,龙崖松多蛇纹岩样品单独在实验室进行处理,且与蛇纹岩同批的样品中并没有230 Ma的样品存在.而且,蛇纹岩样品中存在大量的锆石,且A组锆石颗粒具有相似的形态、内部结构和均一的ε Hft)值.此外,龙崖松多蛇纹岩中A组锆石的年龄集中于230 Ma,并且具有正的ε Hft)值、年轻的Hf亏损地幔模式年龄和Hf地壳模式年龄.因此,笔者认为这些锆石不太可能来自样品制备过程的干扰和地壳混染,而是来自蛇纹岩样品本身.A组锆石不具明显的振荡环带,Th/U值(0.05~0.12)较低,明显区别于典型的岩浆锆石而与典型的交代锆石一致.另外,锆石的球粒陨石标准化稀土配分曲线显示,样品较富集重稀土元素,且锆石不具核幔结构,与变质成因的锆石存在明显区别(Rubatto and Hermann, 2003;郑建平等,2019).地幔橄榄岩中交代成因的锆石通常形成于以下两种机制:(1)后期软流圈地幔起源的熔/流体交代寄主橄榄岩(Zheng et al., 2006, 2014);(2)深俯冲的地壳或洋壳来源的熔/流体交代地幔楔(Katayama et al., 2003).笔者认为龙崖松多蛇纹岩中的锆石由深俯冲的洋壳释放的熔/流体交代地幔楔形成,因为:(1)如果锆石形成于深俯冲的、陆壳来源的熔/流体交代地幔楔,它将继承熔/流体的同位素特征,显示负的ε Hft)值和相对老的T DM(郑永飞和陈伊翔,2019);而软流圈地幔起源的熔/流体交代寄主橄榄岩形成的交代锆石会显示较老的Hf亏损地幔模式年龄和Hf地壳模式年龄,如苏鲁石榴石橄榄岩和片麻岩中的锆石(T DM≈1.3 Ga,T DM C≈ 1.75 Ga;Zheng et al., 2006).龙崖松多蛇纹岩中A组锆石的ε Hft)值为+13.4~+16.0并显示相对年轻的Hf亏损地幔模式年龄(T DM=234~346 Ma)和Hf地壳模式年龄(T DM C=236~403 Ma),指示交代的熔/流体可能来自于年轻的洋壳而非软流圈地幔或深俯冲的陆壳.(2)A组锆石的加权平均年龄为(230.3±2.3) Ma,属于晚三叠世,同时代的松多N-MORB型蛇绿岩(段梦龙等,2019)和峰期变质年龄约为230 Ma的白朗榴辉岩(Cheng et al., 2015)指示在晚三叠世时松多古特提斯洋尚未闭合且松多古特提斯洋板片正在向北俯冲至拉萨地体之下.洋壳熔/流体交代地幔楔模型在时间尺度上更符合唐加‒松多地区的构造演化进程.

4.2 龙崖松多蛇纹岩的原岩及成因

造山带中蛇纹岩的原岩可能是基性熔体的堆晶,也可能是大洋岩石圈中的深海橄榄岩或地幔楔内经历过熔体抽取的亏损地幔橄榄岩(Evans et al., 2013).由于样品已高度蛇纹石化,很难根据原始的矿物组合来识别龙崖松多蛇纹岩的原岩.但在蛇纹石化过程中,虽然会造成少量Ca的流失,但其他主量元素是“等化学”的(Kodolányi and Pettke, 2011).而且,地幔楔蛇纹岩不显示稀土元素(REE)和高场强元素(HFSE)含量与烧失量(LOI)之间的相关性,表明在蛇纹石化过程中,它们可能保留地幔原岩的REE特征(Savov et al., 2005).另外,研究区主要为低绿片岩相变质,低绿片岩相的变质也基本不影响REE和HFSE含量(Deschamps et al., 2013),可以很好地反映原岩的性质.MgO/SiO2和Al2O3/SiO2可以有效地鉴别蛇纹岩的原岩(Bodinier and Godard, 2014).龙崖松多蛇纹岩具有较高的MgO含量(40.39%~42.59%)和Mg#值(92.2~92.6)以及较低的SiO2/MgO(1.03~1.07)和Al2O3/SiO2(0.026~0.027)值,表明龙崖松多蛇纹岩的原岩为经过部分熔融后的地幔残余.在ACM、AFM和SiO2/MgO-Al2O3图中(图5),样品点主要分布在橄榄岩区而远离超镁铁质堆晶岩区,表明龙崖松多蛇纹岩原岩应为亏损的地幔橄榄岩.同时,样品亏损高场强元素(如Zr、Hf等)和重稀土元素(图4),明显区别于堆晶岩,说明其不可能为基性熔体的堆晶.另外,龙崖松多蛇纹岩具有更高的稀土元素和微量元素含量(图4),明显区别于松多古特提斯洋深海橄榄岩(王斌,2019).样品富集U、Ta且亏损Th、Nb等元素,这种不相容元素亏损与富集并存的特征在经历俯冲带改造的地幔橄榄岩中普遍存在(Zheng et al., 2009).结合松多古特提斯洋在晚三叠世时正处于向北俯冲的构造背景(Cheng et al., 2015),笔者认为龙崖松多蛇纹岩的原岩为地幔楔内经过了部分熔融的地幔橄榄岩.

龙崖松多蛇纹岩具高MgO含量、低Al2O3/SiO2值和亏损高场强元素(如Nb、Zr和Hf)的特征,与地幔楔蛇纹岩相似,暗示其经历了较高程度的熔体抽取(Deschamps et al., 2010).橄榄岩微量元素之间的协变关系可以精确模拟地幔的熔融程度(Niu, 2004).虽然受蛇纹石化和后期蚀变影响,部分大离子亲石元素含量无法反映原岩的特征,但一些相容元素Ni、Co,弱‒中等不相容元素Sc、V、Ga和Al,不相容元素Y、Ti和重稀土元素可以比较准确地用于定量模拟并指示熔融程度(Parkinson and Pearce, 1998).在Ti-Y关系图中(图6a),样品点落在尖晶石二辉橄榄岩分离熔融区附近,熔融程度约为5%~10%.在全岩稀土元素部分熔融模型中(图6b),龙崖松多蛇纹岩原岩的部分熔融程度在7%左右,与Ti-Y关系图基本一致.因此,笔者认为龙崖松多蛇纹岩可能为尖晶石二辉橄榄岩部分熔融后的残留体.

在球粒陨石标准化稀土元素配分图解中,龙崖松多蛇纹岩呈现轻稀土元素略微富集的宽缓U型配分模式,说明其原岩在经历部分熔融后受到了俯冲板片熔/流体的影响.俯冲板片在深俯冲过程中随着温度和压力的升高而发生变质脱水反应,所产生的熔/流体主要有3种:在浅部脱出的富水流体和在弧下和弧后深度板片部分熔融产生的含水硅酸盐熔体,以及硅酸盐和水完全混溶形成的超临界流体(李万财和倪怀玮,2020).俯冲板片早期脱出的流体成分主要以水和NaCl等盐分为主,能迁移的微量元素十分有限,而随着俯冲深度的增加形成的超临界流体具有超强的元素(包括大离子亲石元素和高场强元素)溶解和迁移能力(熊小林等,2020).当峰期变质条件达到T>600 ℃、P>3 GPa时,俯冲板片产生的熔/流体中初始水含量估计在40%~60%,可能形成超临界流体(李万财和倪怀玮,2020).龙崖松多蛇纹岩中交代锆石的锆石Ti温度计显示,锆石的形成温度约为650 ℃(585~752 ℃,平均为657 ℃),再结合松多地区存在晚三叠世榴辉岩相的变质作用(Cheng et al., 2015),表明晚三叠世时松多古特提斯洋的俯冲为超临界流体的形成提供了条件.而且,龙崖松多蛇纹岩中存在交代锆石,这要求交代的熔/流体要含有大量的Zr、Hf等元素,且在A组锆石中,Ti、Nb、Ta、Zr、Hf等HFSE的含量很高,暗示交代地幔楔的流体可能为超临界流体.另外,在蛛网图中,Rb、Ba、Sr、U等流体活动性元素出现了不同程度的富集,虽然笔者无法判断样品的Rb、Ba、Sr含量升高是否为熔/流体交代导致的蛇纹石化和/或后期蚀变所致,但受蚀变影响很小的U的富集可能代表了富水流体的贡献(图7).实验岩石学证明,难溶的高场强元素主要随超临界流体迁移,而后随着温度和/或压力的降低,超临界流体可能会分离成富水流体和含水熔体(Kawamoto et al., 2012).因此,笔者认为龙崖松多蛇纹岩受到超临界流体的交代形成了交代锆石,随后可能受到富水流体的交代,导致流体活动性元素的富集.

5 地质意义

自松多地区发现榴辉岩以来,前人通过对松多地区双峰式火山岩(Ma et al., 2019)、蛇绿岩(陈松永,2010)、洋岛(段梦龙等,2022)等大洋地质单元的研究,初步建立了松多古特提斯洋的构造演化模型:在石炭纪‒早二叠世,松多古特提斯洋经历了从大陆裂谷到成熟洋盆的发展阶段;中二叠世至晚三叠世,松多古特提斯洋俯冲至拉萨地体之下;晚三叠世‒早侏罗世为碰撞造山阶段(陈松永,2010).但是松多古特提斯洋的俯冲过程一直存在争议,例如,Zhu et al.(2009)报道了皮康中二叠世(263 Ma)过铝质花岗岩,认为其形成于同碰撞造山事件,代表松多古特提斯洋在中二叠世时已经关闭.段梦龙等(2019)在松多地区发现了晚三叠世(232 Ma)MORB型绿片岩,认为其原岩可能为松多古特提斯洋壳残片,代表松多古特提斯洋可能在晚三叠世时还存在洋盆.于云鹏(2020)通过对中三叠世 (238.1 Ma)S型过铝质花岗岩的研究,认为松多古特提斯洋在中三叠世时处于俯冲到碰撞转化的构造环境.但是,白朗榴辉岩的峰期变质年龄为 230 Ma,且其原岩为~304 Ma的OIB型玄武岩(可能代表松多古特提斯洋的洋壳端元),表明松多古特提斯洋在晚三叠世仍处于北向俯冲的状态(Cheng et al., 2015).造成这些分歧的原因是松多地区缺乏与榴辉岩同期的、与俯冲相关的岩浆作用,导致单纯依靠榴辉岩建立的俯冲模型缺乏说服力.因此,松多古特提斯洋在早中生代的构造演化尚不清晰.前文所述,龙崖松多蛇纹岩由俯冲带熔/流体交代地幔楔形成,并且在该蛇纹岩中发现了交代锆石,龙崖松多蛇纹岩中交代锆石的年龄为230.3 Ma,其正的ε Hft)值和相对年轻的T DM表明交代地幔楔的熔/流体来自松多古特提斯洋板片释放的超临界流体,该超临界流体将Zr和Si等化学成分带入到大洋俯冲通道中的壳幔边界橄榄岩中.因此,龙崖松多蛇纹岩可能记录了晚三叠世松多古特提斯洋板片北向俯冲至拉萨地体之下的过程和俯冲带深部的壳幔相互作用.结合白朗榴辉岩(Cheng et al., 2015)的研究结果,笔者认为松多古特提斯洋北向俯冲应至少持续至晚三叠世(230 Ma).

6 结论

(1)龙崖松多蛇纹岩的原岩为地幔楔内尖晶石二辉橄榄岩较低程度部分熔融后的残留体.

(2)龙崖松多蛇纹岩中发育有交代锆石,可能是深俯冲的松多古特提斯洋洋壳释放的超临界流体交代地幔楔形成.交代锆石的形成时代为晚三叠世,代表松多古特提斯洋北向俯冲可能至少持续至晚三叠世.

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基金资助

国家自然科学基金项目(42172226)

自然资源部东北亚矿产资源评价重点实验室自主课题基金项目(DBY-ZZ-18-06)

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