论文部分内容阅读
青藏高原南部与喜马拉雅是新生代重要的大陆碰撞造山带。中新世时期,青藏高原南部发生大规模隆升与EW向伸展,形成由西向东排列的7条近NS向展布的裂谷(带),它们贯穿了拉萨地块甚至雅鲁藏布江缝合带以南的喜马拉雅地区,被认为是大陆碰撞带环境中重要的温室气体释放场所。藏南裂谷带内出露中新世钾质火山岩,同时还发育了众多的地热活动区域,显示了强大的向大气圈释放大量温室气体的能力,然而迄今为止,还未发现藏南拉张性裂谷带向大气圈释放温室气体规模的定量研究报道。本文选择了规模最大、延伸最长的谷露-亚东裂谷作为重点研究对象,开展了碰撞后火山岩、温室气体释放通量与成因的研究。 基于岩石学、矿物学、同位素年代学与地球化学,结合区域地质与地球物理资料,综合分析并对比了拉萨地块钾质与超钾质岩的地球化学特征,揭示了位于谷露-亚东裂谷带北段的碰撞后钾质火山岩浆的演化特点,探讨了其成因机制与中新世时期的地质构造背景。重点选取谷露-亚东裂谷带北段的3个典型火山-地热区(谷露、羊八井和羊应火山-地热区)为研究对象,初步估算了拉萨地块上最大规模拉张性裂谷的温室气体释放总量,并利用气体地球化学方法探讨了温室气体的成因机制及其地球动力学背景。本研究表明: (1)谷露-亚东裂谷带北段钾质火山岩的锆石SIMS U-Pb年龄为10.62±0.10 Ma和10.72±0.14 Ma,为中新世火山岩;岩浆锆石的εHf(t)=-5.0--0.4,δ18O=5.1-6.75‰,暗示羊应钾质火山岩中地壳物质的参与。火山岩的(87Sr/86Sr)i、(143Nd/144Nd)i与SiO2之间的演化关系表明,藏南钾质火山岩(羊应钾质火山岩)可能是藏南超钾质岩浆发生地壳混染和分离结晶的产物;而藏南超钾质岩浆有可能是含较高熔体、流体的印度Mélange上升至拉萨地块岩石圈底部发生减压部分熔融的产物。火山岩单斜辉石压力计获得的羊应钾质岩浆房的深度(11.6-16.4km)与能量约束下的同化混染和分离结晶模型(EC-AFC)计算获得的岩浆发生地壳混染和分离结晶的深度(14.4-18.8 km)是一致的。结合地质与地球物理资料,本论文认为印度Mélange受浮力作用上升至拉萨地块岩石圈底部,后因印度大陆的后撤作用发生减压熔融形成了藏南的超钾质岩浆,随后继续上升在拉萨地块中上地壳的岩浆房发生地壳混染和分离结晶作用,进而喷发形成了羊应的钾质火山岩。 (2)谷露-亚东裂谷带北段的(谷露、羊八井和羊应火山-地热区)3个火山-地热区的土壤微渗漏CO2的平均释放通量,分别为436.8 g·m-2·day-1、67.2g·m-2·day-1和174.2 g·m-2·day-1,接近具有喷发危险的美国的黄石公园(410g·m-2·day-1)、意大利Stromboli火山(53.6-68.9 g·m-2·day-1)和日本Miyakejima火山(134.8-231.4 g·m-2·day-1)的平均释放通量,这些测量结果进一步证实谷露-亚东裂谷内深部地热活动异常强烈。结合研究区地质构造、地热活动分布以及热红外遥感图像等资料,估算了谷露、羊八井和羊应火山-地热区3个火山-地热区的土壤微渗漏CO2的释放规模分别为1.9×105t·a-1,2.5×105 t·a-1和2.7×105 t·a-1。在此基础上,根据各裂谷的发育规模和温泉密度分布情况,估算获得藏南拉萨地块近NS向拉张性裂谷每年向大气中释放的土壤微渗漏CO2总量为2.39×109-2.18×1010t,高于喜马拉雅地区全球每年以温泉的形式向大气释放的温室气体总量105-107 t,说明伸展性裂谷带是大陆俯冲带主要的气体释放带。谷露-亚东裂谷带北段3个火山-地热区3He/4He比值范围为0.1-0.29 RA(RA为大气中3He/4He比值),暗示亚东-谷露裂谷带存在地幔脱气作用;He-C同位素模型计算结果说明谷露-亚东裂谷带北段火山-地热区的气体主要来源于地壳端元,仅少量来自地幔,且自南向北,地幔来源的气体组分呈现逐渐增高的趋势,说明印度大陆仍在向北俯冲。