新的俯冲带如何形成?即大洋板块初始俯冲作用及其动力学机制,是板块构造研究的前沿科学问题。与成熟俯冲带相比,初始俯冲作用发生的时间短,且地质记录多被后期的俯冲作用破坏而难以保存。因此,如何有效识别俯冲起始的地质记录,已成为板块构造研究的关键和难点。
蛇绿岩作为古大洋岩石圈的残片,是恢复和反演古大洋形成演化的最直接证据。近年来,中国地质科学院地质研究所翟庆国研究团队在藏北班公湖-怒江缝合带中段地区开展蛇绿岩专题地质填图过程中,新厘定出了一套初始俯冲相关的连续蛇绿岩序列,为深入研究大洋板块俯冲提供了关键地质证据。通过进一步的1: 5万和1: 5000专题地质填图和构造解析,并结合年代学和岩石地球化学综合研究,取得了如下研究进展:1. 厘定出从大洋扩张到初始俯冲转变的连续岩石序列
通过精细的大比例尺填图解剖,在班公湖-怒江缝合带中段的北拉蛇绿岩中识别出两套蛇绿岩单元(V1和V2)(图1)。V1蛇绿岩单元主要由地幔橄榄岩组成,上覆枕状玄武岩和硅质岩等,并含有少量辉长岩(脉)。地幔橄榄岩主要为强蛇纹石化二辉橄榄岩和方辉橄榄岩,岩石具有深海橄榄岩的特征,是软流圈地幔低度熔融的产物。辉长岩和玄武岩具有典型大洋中脊玄武岩(MORB)的地球化学特征。这套岩石的组合特征与拆离断层控制下的大洋核杂岩基本一致,指示其可能形成于超慢速扩张的大洋中脊环境。V2蛇绿岩单元主要为熔岩序列,岩石新鲜,未发生后期构造变形和大规模蚀变。岩石直接覆盖在V1 单元地幔橄榄岩和拆离断层面之上,或与地幔橄榄岩呈构造接触。矿物学和岩石地球化学研究表明,这套岩石从底向上具有弧前玄武岩-玄武质玻安岩-玻安岩-高镁玄武/安山岩的完整序列,其特征可与Izu-Bonin-Mariana弧前岩石组合相对比,代表大洋板块初始俯冲的岩浆响应。
图1. 藏北班公湖-怒江缝合带中段北拉蛇绿岩地质图
2. 构建了自超慢速扩张脊诱发俯冲起始的动力学模型
在地质填图基础上,通过精细的年代学、岩石学和地球化学研究,提出北拉蛇绿岩中V1单元是中侏罗世(177-170 Ma)超慢速扩张脊的残片,而V2单元是晚侏罗世(160-150 Ma)弧前伸展的产物。因此,北拉蛇绿岩记录了从大洋扩张到俯冲起始的时间序列,进而限定了班公湖-怒江中特提斯洋从超慢速扩张到初始俯冲的转变发生在170-160 Ma。综合区域地质资料,该初始俯冲作用的形成可能与北侧安多微陆块与南羌塘地块的碰撞有关。伴随着两陆块的碰撞,班公湖-怒江洋北向俯冲作用可能发生了向南的跃迁,进而导致在安多微陆块南缘新的俯冲作用沿超慢速扩张的洋中脊的薄弱面启动(图2)。图2. 藏北北拉蛇绿岩由超慢速大洋扩张到俯冲起始的构造模型
综上所述,通过对藏北班公湖-怒江缝合带中段北拉蛇绿岩大比例尺专题地质填图、年代学、岩石学和地球化学综合研究,首次识别出了大洋由超慢速扩张到初始俯冲转变的完整地质记录,构建了大洋板块沿超慢速扩张脊薄弱面发生初始俯冲作用的动力学模型,为大洋板块初始俯冲机制的研究提供了关键地质证据。本研究得到了国家自然科学基金(42241205,
42072268, 42002069)、第二次青藏高原科学考察与研究项目(STEP)(2019QZKK0703)和中国地质调查局地质调查项目(DD20221630)的联合资助,于近期发表在Gondwana Research上:Zhai Qingguo *(翟庆国*),Tang Yue(唐跃), Hu Peiyuan(胡培远), Liu Yiming(刘一鸣), Wang Wei(王伟). 2024. Induced subduction initiation near an
ultra-slow spreading ridge: A case study from the Beila ophiolite in the
north-central Tibetan Plateau. Gondwana Research, 135: 1-16.团队相关论文信息:
1. Wang Wei, Zhai Qingguo*, Hu Peiyuan, Tang Yue, Wang Haitao, Zhu Zhicai.
2023. Magmatic records of subduction and closure of the Meso-Tethys Ocean in
the northern-central Tibetan Plateau. Geological Society of America Bulletin,
135, 2849-2867.2. Wang Wei, Zhai Qingguo*, Hu Peiyuan, Tang Yue. 2024. Mesozoic felsic
magmatism along the Bangong–Nujiang suture zone, Tibet: Temporospatial
variations and tectonic implications. Gondwana Research, 125, 284-300.3. Tang Yue, Zhai Qingguo*, Hu Peiyuan, Wang Wei, Yan Zhen, Wang Haitao, Zhu
Zhicai. 2021. Forearc lava stratigraphy of the Beila Ophiolite, north-central
Tibetan Plateau: Magmatic response to initiation of subduction of the
Bangong-Nujiang Meso-Tethys Ocean. Palaeogeography, Palaeoclimatology,
Palaeoecology, 582, 110663.欢迎投稿,投稿到地学之家的稿件不影响在其他任何平台的再次发布,已经在网上或其他公众号发布的也可投稿。投稿请点击"投稿指南"
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