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羌塘地块作为青藏高原重要构造单元之一,见证了一系列有关青藏高原形成与演化的中生代重要地质事件。本文选择青藏公路以东唐古拉山地区中生代代表性花岗岩体作为研究对象,通过野外地质学、岩相学、矿物化学、锆石U-Pb年代学、全岩元素地球化学、全岩Sr-Nd同位素以及锆石Lu-Hf同位素等综合研究,结合对羌塘地块乃至整个青藏高原构造演化历史及时空格局的总结,探讨东羌塘中生代构造演化历史。所研究的对象主要包括晚三叠世唐古拉花岗岩、晚白垩世木乃紫苏花岗岩和龙亚拉花岗岩。 唐古拉花岗岩主要由二长花岗岩、正长花岗岩及富斜长花岗岩组成,其中广泛分布一些变质沉积岩捕掳体。矿物组合包括碱性长石、斜长石、石英及黑云母,白云母很少见,未见角闪石。锆石U-Pb加权平均年龄为223-228Ma。地球化学方面,唐古拉花岗岩为富镁、高钾、强过铝质花岗岩;轻稀土元素和大离子亲石元素富集,Ba,Sr,Nb,Ti和P明显亏损,Rb,Th,U和Pb富集,多数样品具有中等到明显的Eu负异常;全岩Sr-Nd同位素和锆石Hf同位素组成明显富集,(87Sr/86Sr)i=0.716849-0.730577,εNd(t)=-10.95~-9.60,εHf(t)=-16~-5.1。唐古拉花岗岩岩浆源岩主要为变质杂砂岩,其次为少量的变质泥岩,因此属于典型的S-型花岗岩。岩浆中存在明显的幔源物质的混入,从而使得唐古拉花岗岩具有较高的岩浆初始温度,并且相对富集镁-铁-钛以及一些高场强元素。通过对唐古拉花岗岩、变质沉积岩捕掳体、羌塘地块沉积岩以及松潘-甘孜三叠纪复理石进行系统对比,表明松潘-甘孜三叠纪复理石沉积最可能为唐古拉花岗岩的岩浆源岩。晚三叠世南向俯冲的金沙江古特提斯大洋岩石圈携带大量松潘-甘孜三叠纪复理石沉积,并在深处发生熔融,从而形成唐古拉花岗岩。 木乃紫苏花岗岩形成于68.1±1.1Ma,为一套准铝质、富镁、富钾花岗岩。主要矿物包括斜长石、碱性长石和石英;次要矿物包括紫苏辉石、单斜辉石、黑云母及角闪石。岩石富集轻稀土元素和大离子亲石元素,并且具有明显的Nb,Ta,P和Ti的负异常以及Th,U和Pb的正异常,而Eu负异常不明显。Sr和Ba的含量较高,并且具有高Sr/Y和La/Yb特征,类似于埃达克岩,但具有较高的Y和Yb含量。木乃紫苏花岗岩具有非常均一的Sr-Nd-Hf同位素组成,(87Sr/86Sr)i=0.705615-0.705876,εNd(t)=-0.92~-0.66,εHf(t)=0.3-4.5。木乃紫苏花岗岩的岩浆来源主体为羌塘地块镁铁质加厚下地壳,其岩浆源区温度为900-1100℃,压力为12-15kbar,对应的岩浆起源深度为40-50km。花岗岩的原始岩浆应为埃达克质熔体,但经过幔源岩浆混入的改造而使得其主体部分具有较高的Y和Yb含量。模拟结果表明原始埃达克质熔体中混入了大约40%幔源镁铁质熔体。木乃紫苏花岗岩的产出表明晚白垩世羌塘地块已经发生明显的地壳加厚,其厚度可达40-50km。熔体中MgO,ZiO2,Cr,Ni,Y及Yb含量的明显提高,指示当时加厚的羌塘大陆岩石圈已经发生拆沉作用,从而导致幔源热物质的上涌以及壳幔物质混合。 龙亚拉花岗岩形成于69.8±1.3Ma,为准铝质至轻微过铝质、相对富镁和富钾的花岗岩。矿物组合包括碱性长石、斜长石、石英、黑云母及角闪石。岩石学中轻稀土元素和大离子亲石元素富集,Sr,Ba,Eu,P及高场强元素(如Nb,Ta和Ti)明显负异常,而Th,U及Pb明显正异常。εHf(t)=-0.8~4.2(多数>2)。与木乃紫苏花岗岩相比,两者具有相似的微量元素和同位素组成,其主量元素和微量元素的含量与SiO2之间呈现出线性连续演化的特征,因此两者为同源岩浆演化的产物。相比木乃紫苏花岗岩,龙亚拉花岗岩经历了以结晶分异作用为主的强烈后期岩浆演化过程。 花岗岩的研究成果对羌塘地块的演化提供了重要的制约,记录了金沙江古特提斯洋和南侧双湖古特提斯洋的俯冲-闭合事件,见证了班公湖-怒江中特提斯洋的俯冲-闭合、拉萨和羌塘地块之间的碰撞拼贴以及由此引发的羌塘地块初始地壳加厚和地表隆升。金沙江古特提斯洋于二叠纪开始俯冲,洋盆俯冲消减一直持续到晚三叠世至早侏罗世,并在羌塘北缘及北东缘产生一系列俯冲相关岩浆岩记录。在此期间,羌塘地块北缘242-219Ma期间存在活动洋脊俯冲以及由此产生的板片窗事件。活动洋脊的俯冲使得原本正常的大洋岩石圈陡俯冲转变为平俯冲,从而使得该段时间内沿羌塘地块北缘及北东缘地区缺乏典型的火山弧岩浆活动。活动洋脊俯冲及板片窗事件结束之后,原有的古特提斯大洋岩石圈平俯冲即刻恢复为正常陡俯冲,从而在治多-玉树地区形成年龄约为221-202Ma的弧火山岩。南向俯冲的金沙江古特提斯大洋岩石圈携带大量三叠纪松潘-甘孜复理石沉积物,并在深处发生部分熔融,从而形成唐古拉花岗岩以及唐古拉-昌都花岗岩带中同时期的花岗岩体。双湖古特提斯洋于中三叠世闭合,闭合之后西羌塘被动大陆边缘发生深俯冲,并于晚三叠世由于前缘俯冲洋壳的拆离而发生构造折返,从而导致中羌塘地区230-200Ma双峰式岩浆作用以及晚三叠世沉积作用的发生。自中三叠世双湖古特提斯洋闭合之后,东羌塘与西羌塘成为一个整体,经历统一的构造演化过程。侏罗纪至早白垩世羌塘地块主要经历的构造过程为南部班公湖-怒江中特提斯大洋岩石圈的俯冲,该过程于羌塘地块南部产生年龄分布为185-95Ma的岩浆弧。班公湖-怒江中特提斯洋闭合于早白垩末至晚白垩初期,该大洋的闭合以及随后羌塘和拉萨地块之间的碰撞汇聚导致羌塘地块在晚白垩世发生明显的地壳加厚。根据对木乃紫苏花岗岩岩浆源区压力条件的估计,结合区域内镁铁质加厚下地壳来源埃达克岩的出现,东羌塘地块在晚白垩世(~70Ma)地壳加厚已达40-50km,与此同时,西藏中部地区发生明显的地表隆升。