拉萨地体位于欧亚大陆最南缘,其广泛分布的新生代超钾质火山岩为深入理解青藏高原隆升的深部过程和斑岩Cu-Au矿床的成矿机制提供了关键线索。目前,学者们对拉萨地体上超钾质岩的研究已经取得了一些成果。但是,由于缺乏对代表原始岩浆成分的富镁火山岩样品的深入研究,这导致在岩石圈深部物质组成、源区熔融诱发机制以及同期斑岩成矿机理等方面尚未形成广泛共识。鉴于此,中国科学院青藏高原研究所碰撞隆升及影响团队张利云副研究员等选取拉萨地体西部赛利普富镁超钾质火山岩(图1),开展了系统的年代学和岩石地球化学研究。
研究结果表明:赛利普超钾质火山岩具有较高的氧化镁 (5.6–11.4 wt%)和氧化钾 (4.8–8.0 wt%)含量,且轻重稀土强烈分馏(图2a);火山岩中所含的锆石具有较低的铪同位素比值(图2c),橄榄石具有较高的钙含量(图2d),证明其地幔源区是碳酸盐化的石榴石辉石岩。火山岩具有与俯冲沉积物相似的微量元素特征(图2b),表明石榴石辉石岩来源于俯冲沉积物的熔体与地幔橄榄岩反应生成的含金云母的辉石岩。锆石铀—铅年代学结果表明,赛利普超钾质火山岩的年龄约为2400万年。结合已发表的数据,研究团队发现拉萨地体上超钾质岩由北西向南东有逐渐年轻化的趋势(图3)。综合以上证据,研究团队推测:渐新世-中新世俯冲的大陆板片由西向东的横向撕裂诱发软流圈地幔上涌,加热亚洲富集岩石圈地幔,导致含金云母辉石岩发生熔融形成赛利普富镁超钾质熔体,裂点可能恰好位于薄的大印度岩石圈与厚的克拉通印度岩石圈的转换带(图4)。赛利普超钾质火山岩橄榄石斑晶结晶温度为1250度(图5a),与板片撕裂诱发软流圈上涌的推测一致。
值得注意的是,赛利普超钾质火山岩的氧逸度低于同期的成矿斑岩(图5b和5c),这表明超钾质岩浆的直接注入对斑岩的氧逸度影响不大。然而,超钾质岩浆上升过程中出熔的氧化流体,助熔下地壳堆晶硫化物,或搜刮上地壳成矿岩浆储库中的液滴硫化物,造成Cu、Au元素超常富集而形成斑岩矿床(图6)。
上述研究成果以“Origin of the Oligocene–Miocene Sailipu ultrapotassic volcanic rocks in southern Tibet: Melting of Asian mantle pyroxenites triggered by eastward tearing of the subducting Indian continental slab”为题,近期发表在国际地学期刊《Geological Society of America Bulletin》。我所在读博士生刘林为论文第一作者,张利云副研究员为通讯作者。本研究得到第二次青藏高原综合科学考察研究专项(2019QZKK0708)、国家自然科学基金项目(42372259)和中国科学院战略重点研究项目(XDA0430102)等的联合资助。
原文链接:https://doi.org/10.1130/B37714.1
图1 研究区位置
图2a 稀土元素球粒陨石标准化图解;2b 微量元素蛛网图;2c 锆石Hf同位素结果;2d 橄榄石中的Ca含量
图3 拉萨地体新生代超钾质岩时空分布
图4 拉萨地体超钾质岩岩石成因模型
图5a 赛利普火山岩结晶温压条件;5b和5c 赛利普超钾质火山岩的氧逸度低于同期的成矿斑岩
图6 超钾质岩浆上升的三种可能情形