青藏高原班公湖—怒江特提斯洋地幔演化的Re-Os同位素研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luoxing1984
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班公湖-怒江缝合带位于青藏高原中北部,是羌塘地块和拉萨地块的分界线。前人就缝合带中蛇绿岩上部基性熔岩做了大量研究工作,基本查明了蛇绿岩的成因构造背景,而缝合带内广泛出露的超基性岩的研究成果较少,这限制了蛇绿岩和铬铁矿的成因深入研究和矿床预测。本文运用Re-Os同位素为主要研究手段,系统测试代表班公湖-怒江洋扩张和俯冲阶段的地幔岩Os同位素组成,了解班公湖-怒江洋不同演化阶段地幔Os同位素组成特征,探讨青藏高原特提斯洋地幔演化。  地幔源区Os同位素组成的估算是了解班公湖-怒江洋地幔演化的基础,而前人用于估算地幔源区Os同位素组成的地幔橄榄岩存在明显的不均一性,并且难以得到绝对同位素年龄。本文首次尝试运用蛇绿岩熔体相同一堆晶序列底部纯橄岩Os同位素组成和上部辉长岩形成年龄来估算地幔源区组成。研究表明那曲蛇绿岩熔体相堆晶序列底部纯橄岩187Os/188Os比值为0.12533-0.12603,上部堆晶辉长岩中锆石U-Pb年龄为183.7±1Ma,计算表明其地幔源区具有碳质球粒陨石型Os同位素组成,推测班公湖-怒江特提斯洋地幔源区为碳质球粒陨石型对流上地幔。该方法有效避免了地幔橄榄岩Os同位素组成不均一性对准确估算地幔源区组成的影响。  本文选择班公湖蛇绿岩中含Cpx方辉橄榄岩和二辉橄榄岩来探讨特提斯洋扩张阶段的地幔演化。研究表明:(1)含Cpx方辉橄榄岩的MgO、SiO2、Al2O3等主量元素和稀土元素显示残留相与熔体相混合特征;尖晶石Cr#(20-25)揭示其形成于MOR环境;Os含量为3.58-5.42ppb,Re含量为0.40-1.49ppb,187Re/188Os(0.441-1.833)与187Os/188Os(0.12446-0.12853)具有良好的正相关性,可能与高Re/Os熔体混合有关;最老Re亏损年龄(TRD:0.48-0.55Ga)揭示存在泛非期冈瓦纳大陆岩石圈地幔残留。(2)二辉橄榄岩的MgO含量为38.42-39.97 wt%,Al2O3含量为2.38-2.72 wt%,稀土元素配分曲线为LREE亏损型;单斜辉石富集Na2O和TiO2,尖晶石富TiO2(0.54-0.95 wt%),Cr为44.9-55.5,中稀土富集而稀土元素亏损的特征,指示二辉橄榄岩是富Ti玄武质熔体与亏损橄榄岩反应再富集形成的;同样,二辉橄榄岩中硫化物Re-Os同位素组成(187Re/188Os:0.173-1.717,187Os/188Os:0.12646-0.17340)指示混合特征,假等时线的187Os/188Os初始值为0.1231,对应的TRD年龄为0.58 Ga;全岩187Os/188Os比值为0.12113-0.12261,相应的TRD年龄为1.0-1.3 Ga,揭示二辉橄榄岩可能是由中元古代大陆岩石圈地幔,在泛非期和特提斯洋扩张等阶段受到多次改造而成。  本文运用班公湖、东巧和那曲地区SSZ型蛇绿岩地幔岩的Re-Os同位素特征来探讨特提斯洋俯冲阶段的地幔演化。研究表明:(1)班公湖方辉橄榄岩的MgO含量为43.61-45.52wt%,Al2O3含量为0.23-0.76wt%,稀土元素配分为LREE富集型;Re含量为0.004-0.25ppb,Os含量为0.82-4.74ppb,187Re/188Os和187Os/188Os均具有较大变化范围,分别为0.042-0.890和0.11687-0.12896,相比较扩张阶段的MOR型蛇绿岩地幔橄榄岩更加亏损,对应的最老TRD年龄为1.7Ga,可能是中元古代早期大陆岩石圈地幔残留,同时MOR型和SSZ型地幔橄榄岩的187Os/188Os比值较为接近,分别为0.12853和0.12896,高于碳质球粒陨石值(0.1276),可能都受到不同程度的后期熔体/流体交代作用。同样,班公湖地区斜方辉石岩的U型稀土元素配分特征和187Os/188Os比值(0.12521-0.13932)也揭示存在流体与亏损橄榄岩相互作用现象。(2)东巧地区纯橄岩和方辉橄榄岩的187Os/188Os比值变化范围较大,介于0.11740和0.13613之间,对应最老的TRD年龄为1.4 Ga,均揭示存在古老大陆岩石圈地幔残留,并受到后期熔体渗透反应。(3)那曲地区纯橄岩和方辉橄榄岩与东巧地区类似,具高MgO(49.04-52.16wt%),低Al2O3(0.17-0.39 wt%)特征和LREE富集型稀土元素配分;相对187Os/188Os比值范围较小,为0.12050-0.12242,对应的TRD年龄为0.8-1.2 Ga,也揭示存在古老大陆岩石圈地幔,并且也受到后期熔体/流体渗透交代作用。  尝试用大陆铲状裂解模型解释青藏高原班公湖-怒江特提斯蛇绿岩中古老大陆岩石圈地幔残留,并初步分析该地区地幔橄榄岩存在Os同位素组成不均一性的原因:在洋盆扩张初期,古老大陆岩石圈地幔残片保存下来,而后在蛇绿岩就位过程中堆积保存在混杂带中。
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