地質地球所研究得出始新世新特提斯洋板片斷離模型

2021-01-16 中國科學院

  隨著新特提斯洋(Neo-Tethys ocean)的閉合,印度和歐亞大陸發生碰撞最終導致了青藏高原的形成。青藏高原作為陸陸碰撞造山帶的代表,是研究陸陸碰撞造山過程的經典地區,長期以來受到了國內外學者的廣泛關注。然而,該造山作用的一些重要過程還不甚明確,其中一個重要科學問題就是新特提斯洋板片的斷離時間。大洋板片斷離是造山帶演化過程中的關鍵環節之一,大洋板片斷離後主導大洋俯衝-大陸會聚的重要動力(深部板片拖拽力)會消失,軟流圈會沿著斷離帶發生快速上湧加熱上覆板塊。因此,大洋板片斷離往往對造山帶演化產生明顯的影響,如超高壓巖石的折返、造山帶的快速抬升、強烈的巖漿活動、塊體間會聚速率明顯減小(甚至會聚停止)等。沿著雅魯藏布縫合帶新特提斯洋板片橫向延伸超過2500公裡(圖1A),但目前能夠有效制約其斷離的直接地質證據主要局限在青藏高原喜馬拉雅西緣的西構造結(南迦巴爾特)地區,如超高壓巖石的折返和地震層析成像觀測等;而縫合帶中、東部地區板片斷離的時間還缺乏直接證據的約束。

  中國科學院地質與地球物理研究所巖石圈演化研究室副研究員紀偉強、研究員吳福元及合作者針對上述問題,選擇青藏高原南部喜馬拉雅東段朗山輝長巖進行了研究(圖1)。朗山輝長巖侵位於江孜地區特提斯喜馬拉雅晚白堊世-早第三紀宗卓組中。該輝長巖的形成年齡是始新世中期(榍石SIMS U-Pb定年結果:45.0±1.4 Ma,圖2A),具有HIMU-OIB(洋島玄武巖)型地球化學特徵(圖3A)和虧損的Sr-Nd同位素組成(磷灰石原位分析:87Sr/86Sr(t) = 0.70312 ~ 0.70317、εNd(t) = +4.9 ~ +5.0)。根據巖石的稀土元素配分形式和熔融條件估算表明,其來自於淺部石榴石相地幔的熔融。通過詳細的源區識別和成因機制分析,他們認為該巖石最可能的源區為受大洋板片熔體交代的軟流圈地幔,並且巖漿形成後運移、侵位過程中未受到明顯的陸殼物質混染(圖3),最可能的成因機制為新特提斯洋板片的斷離作用。

  該發現對陸陸碰撞造山帶巖漿作用成因和造山帶演化研究方面都具有重要的科學意義。這是青藏高原內部第一次報導與新特提斯洋板片斷離相關的軟流圈來源的巖漿記錄;並且在全球範圍內的陸陸碰撞造山帶中,受陸殼混染程度如此之小的軟流圈來源熔體也很罕見。該研究為第一次對青藏高原內部新特提斯洋板片東段的板片斷離作用進行可靠的制約。他們結合縫合帶沿線的其它相關地質記錄,提出新特提斯洋板片在約45Ma發生了整體的斷離事件,並且斷離深度較大。該斷離模型可以解釋同期發育的西構造結最年輕超高壓巖石的形成(46Ma)、縫合帶沿線短暫的小規模巖漿活動(46-42Ma)、活動陸緣一側弧巖漿作用的停止(45-40Ma)以及印度-歐亞大陸會聚速率的變緩(約45Ma)等地質現象。

  該研究成果發表在2016年4月出版的國際地學期刊GEOLOGY(Ji et al. Eocene Neo-Tethyan slab breakoff constrained by 45 Ma oceanic island basalt-type magmatism in southern Tibet. GEOLOGY, 2016, 44(4): 283-286)。

  原文連結 

 

  圖1 研究區構造位置和構造簡圖。圖中帶圈數字指示了縫合帶沿線約45Ma板片斷離相關地質記錄的分布。1~6為巖漿活動記錄分布(46~42 Ma);7和8為超高壓變質巖記錄分布(西構造結東西兩側Tso Morari和Kaghan Valley最年輕的超高壓變質記錄都在約45Ma)。

 

  圖2 (A)朗山輝長巖榍石SIMS U-Pb定年結果和(B)藏南地區雅魯藏布縫合帶兩側新生代巖漿活動年代學特徵。縫合帶南側(被動陸緣一側)特提斯喜馬拉雅地區碰撞後最早的巖漿活動為46~42Ma,與板片斷離引起的熱擾動有關;縫合帶北側(活動陸緣一側)弧巖漿作用在45~40Ma停止,則與板片斷離後印度大陸巖石圈向北運動屏蔽了深部來源的熱有關。

 

  圖3 朗山輝長巖地球化學特徵與洋島玄武巖(OIB)巖石相似,與大陸地殼組成(CC)差別明顯,並且沒有受到明顯的陸殼物質混染。

 

  圖4 朗山輝長巖的Sr-Nd同位素組成特徵與Cook-Austal Islands的HIMU-OIB巖石非常相似。輝長巖全巖Sr同位素組成明顯富集(87Sr/86Sr(t)值偏高)與後期蝕變相關,但是輝長巖中磷灰石的Sr同位素可以保留原始特徵。

 

圖5 朗山輝長巖成因與約45Ma新特提斯洋板片的深部斷離有關

相關焦點

  • 古新世-始新世極熱事件因彗星撞擊地球而造成
    【環球網科技綜合報導】據俄新社9月16日消息,印度《科學院院報》中發表的一項研究結論稱,古新世-始新世極熱事件,可能是由於彗星墜落到地球,使得超過3萬億噸的碳瞬間釋放而產生的。古新世-始新世極熱事件因彗星撞擊地球而造成(資料圖)古新世-始新世極熱事件約產生於5500萬年前,是恐龍滅絕以來最強烈的氣候變暖。這一時期持續約1萬年,當時的年平均氣溫上升約5攝氏度。多數學者認為,這種氣候變暖是因為大量甲烷釋放到大氣中,導致海洋底部的熱量上浮而產生的。而美國布朗大學的詹姆斯•賴特和摩根•夏勒博士則提出了另一種說法來解釋這個現象。
  • 地質地球所運用地震學揭示青藏高原東北緣地殼增厚模式
    地質地球所運用地震學揭示青藏高原東北緣地殼增厚模式 2014-12-01 地質與地球物理研究所 【字體:大 中 小】
  • 巖石學報:特提斯地球動力學
    摘要:特提斯是地球顯生宙期間位於北方勞亞大陸和南方岡瓦納大陸之間的巨型海洋,它在新生代期間的閉合形成現今東西向展布的歐洲阿爾卑斯山、土耳其-伊朗高原、
  • 中科院地質地球所揭示全新世地磁場極端變化
    (原標題:中科院地質地球所揭示全新世地磁場極端變化)
  • 地質地球所利用Mg-Li同位素揭示青藏高原中部殘餘洋殼的存在及其意義
    西藏中部廣泛分布的始新世長英質火山巖和侵入巖,特別是埃達克巖,為研究西藏早期隆升歷史及相關深部地球動力學過程提供了很好的研究對象。它們的成因仍有爭議,而基於這些火山巖的構造解釋也會存在一定的不確定性。新興的非傳統穩定同位素Mg和Li理論上能夠為火山巖的成因提供新的約束。
  • 英國利茲大學古氣候模擬團隊到地質地球所交流---中國科學院
    英國利茲大學古氣候模擬團隊到地質地球所交流 2016-10-24 地質與地球物理研究所 【字體他還專門介紹了模型在侏羅紀大型恐龍體型成因、南美洲高山生物多樣性以及埃及人口變化研究中的應用,展示了數值模型全新的應用前景。Aisling Dolan結合自己建立上新世冰蓋物理模型的實際經驗,詳細闡述了目前冰蓋物理模型的發展及其在南極、格陵蘭冰蓋中的應用,尤其是對軌道尺度海平面變化的影響及響應。
  • 廣州地化所發現青藏高原-喜馬拉雅造山帶首例後碰撞A型巖漿巖
    因此,該類巖石具有重要的巖石成因和地球動力學意義。  青藏高原-喜馬拉雅造山帶是新生代最顯著的陸-陸碰撞造山帶,最終形成於印度板塊和歐亞大陸的碰撞和匯聚。廣泛發育的新生代後碰撞巖漿作用(如鉀質-超鉀質巖、埃達克巖、過鋁質流紋巖和淡色花崗巖)和伸展構造(如裂谷、地塹或正斷層、拆離斷層)是這個造山帶最顯著的特徵。然而,該造山帶至今沒有新生代後碰撞A型巖漿巖的報導。
  • 地質地球所東崑崙造山帶地殼結構研究獲進展---中國科學院
    地質地球所東崑崙造山帶地殼結構研究獲進展 2015-01-29 地質與地球物理研究所 【字體  為獲取與其相關的更多信息,在已經進行的貴德-莫壩380公裡深地震測深剖面,及跨崑崙斷裂帶的深反射剖面的背景下,中國科學院地質與地球物理研究所特提斯中心副研究員徐濤及導師張忠傑研究員等人,沿著貴德
  • 對於古代氣候的研究表明未來全球變暖可能加速
    密西根大學和亞利桑那大學的研究人員使用最先進的氣候模型,首次成功地模擬了始新世早期的極端變暖,這被認為是地球未來氣候的模擬。他們發現,隨著二氧化碳水平的上升,變暖的速度急劇增加,這一發現對地球未來的氣候產生了深遠的影響,研究人員在9月18日發表在「 科學進展 」雜誌上的一篇論文中報告說。
  • 中科院地質地球所揭示全新世地磁場極端變化—新聞—科學網
    中科院地質地球所特提斯研究中心古地磁與年代學學科組博士後蔡書慧和該所合作導師朱日祥、鄧成龍、秦華峰、潘永信及山東大學合作導師靳桂雲、美國合作導師Lisa
  • 亞洲最早始新世馬類化石再研究獲進展
    近日,中國科學院古脊椎動物與古人類研究所白濱、王元青和美國自然歷史博物館孟津聯合在「自然科研」開放期刊《通訊-生物學》(Communications Biology)上發表了對湖南嶺茶早始新世奇蹄類化石重新研究的結果。
  • 地質地球所揭示青藏高原和黃土高原黃土/古土壤序列的磁性特徵
    地質地球所揭示青藏高原和黃土高原黃土/古土壤序列的磁性特徵 2015-02-02 地質與地球物理研究所   中國科學院地質與地球物理研究所特提斯研究中心博士生胡鵬翔及其導師劉青松研究員同其他合作者首次對同時期黃土高原中部和青藏高原東部川西黃土沉積進行了多領域交叉研究和對比研究
  • 地質地球所揭示下地殼粘度控制喜馬拉雅-青藏高原造山帶大型走滑...
    地質地球所揭示下地殼粘度控制喜馬拉雅-青藏高原造山帶大型走滑斷層的形成 2020-10-23 地質與地球物理研究所 【字體:大 中 小】
  • 中國長鼻類化石研究獲進展
    象類,古近紀一直在非洲大陸演化,至早中新世擴散到歐亞大陸,包括恐象類、嵌齒象類和軛齒象類。相比於恐象類和嵌齒象類,由於化石記錄稀少,軛齒象類早期在歐亞大陸的擴散更不為人所熟知。傳統上一直認為,最早到達歐亞大陸的軛齒象類是軛齒象屬(Zygolophodon),軛齒象屬的下門齒較短,截面呈圓形。
  • 地質地球所建立中亞造山帶大陸地殼生長的兩階段模型
    目前對大陸地殼生長機制的認識有兩種截然不同的模型:1)大陸地殼的生長全部通過大洋板塊俯衝誘導的增生造山完成,簡稱為「側向增生模型」,該機制類似於現在的環太平洋增生型造山帶;2)不僅承認洋陸俯衝體制下的側向增生過程,而且特別強調後碰撞大陸地殼在深部幔源物質底墊過程中的垂向生長,簡稱為「雙向增生模型:洋陸體制的側向增生+後碰撞垂向增生」。
  • 臨滄發現晚中新世黃檀屬化石 專家:或起源於非洲大陸
    雲南臨滄晚中新世黃檀屬莢果和葉片化石(供圖)臨滄發現晚中新世黃檀屬莢果和葉片化石,研究人員推測,黃檀屬可能起源於晚中新世的非洲大陸。黃檀屬莢果不開裂,長圓形或帶狀,翅果狀,種子所對應的莢果表皮部分常具網紋,其餘部分扁平而薄,有1至3粒種子;種子有點像腎臟的形狀,胚根內彎,是該屬莢果最顯著的形態特徵。
  • 印度-亞洲大陸碰撞帶野外地質考察指南
    中國境內之青藏高原,佔全中國陸地面積的26%,因而這裡也是中國地質學家開展地質科學研究的重要根據地。儘管青藏高原在地質科學研究中佔據著重要地位,但由於高寒缺氧,人們對該區眾多重大地質問題的認識仍相當有限,卻也留給後人追趕地質科學研究步伐的絕佳時機。