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班公湖-怒江份缝合带是青藏高原一条规模巨大的缝合带,是羌塘地体和拉萨地体的分界线,但是对班公湖-怒江洋盆的性质、俯冲极性、闭合机制和演化模式等关键的大地构造问题都存在激烈争论。
本文选择班公湖-怒江缝合带中段的江错和安多两个具有代表性的蛇绿岩剖面作为研究对象,开展详细的野外构造地质、矿物学、岩石学、地球化学和同位素年代学等多学科交叉研究,探讨蛇绿岩的形成构造环境,通过同位素年代学的锆石SHRIMP U-Pb定年技术厘定蛇绿岩的形成和侵位时代,结合区域地质的沉积建造和岩浆岩建造等,探讨班公湖-怒江缝合带中段所代表的特提斯洋的俯冲极性、闭合阶段和演化模式,为我们认识特提斯构造和青藏高原成因和演化,提供一些基础资料,均具有重要的意义。
江错蛇绿岩位于班公湖-怒江缝合带中段的蓬湖西北部,属于切里湖蛇绿岩亚带,蛇绿岩岩石单元出露较为齐全,主要有纯橄岩、变质橄榄岩、辉长岩和辉绿岩组成。辉长岩和辉绿岩样品岩石化学上具有低Mg、 Si、Ti、P的特征,微量元素具有富集Sr、Rb、Ba大离子亲石元素,亏损Th、Hf、 Ta、Nb高场强元素,显示具有TNT(Ta、Nb和Ti)负异常现象。在球粒陨石稀土元素配分模式图上,辉长岩/辉绿岩显示具有N-MORB的特征。通过对其构造环境判别和结合区域地质构造背景分析认为,江错蛇绿岩是形成于缝合带北向俯冲带之上的弧后盆地,属于SSZ型蛇绿岩。对江错蛇绿岩辉长岩/辉绿岩进行锆石SHRIMP U-Pb定年研究,得出其形成年龄为188.1±3.1Ma,证明在早侏罗世时候,班公湖-怒经缝合带中段地区就已经存在洋盆。
安多蛇绿岩构造位置上属于班公湖-怒江缝合带中段,西起安多麦陇东至聂荣县单堆乡。该蛇绿岩带多被构造肢解,几乎不存在完整的连续剖面,但是蛇绿岩套的各个组成部分都有出露,主要有纯橄岩、方辉橄榄岩、堆晶杂岩、席状岩墙群和玄武岩。安多蛇绿岩玄武岩在岩石化学上具有高Na,低Si、Mg、P、K的特征。在微量元素组成上大离子亲石元素Sr、Rb、Ba含量变化较大,但整体亏损,具有轻微的Nb、Ta负异常,Ti异常不明显。微量元素蛛网图总体显示左倾的配分模式,稀土元素配分模式图显示轻稀土亏损的左倾配分模式,具有N-MORB型稀土元素地球化学特征。通过对其构造环境判别和结合区域地质构造背景分析认为,安多蛇绿岩是形成于班公湖-怒江缝合带北向俯冲之上(SSZ)的成熟的弧后盆地环境。
班公湖-怒江缝合带东、中、西三段的构造演化过程不尽相同,洋盆打开时代和闭合时代都存在东早西晚的特点。通过对中段江错和安多蛇绿岩野外地质、岩石学、矿物学、地球化学和同位素年代学研究发现,两地区的蛇绿岩均兼有MOR型蛇绿岩和SSZ型蛇绿岩特征。同时我们结合区域地质构造、沉积建造、岩浆岩建造等,提出了班公湖-怒江缝合带中段的六阶段构造演化模式:①早二叠世之前的稳定陆壳阶段:在中段地区沉积一套滨浅海相的碎屑岩、碳酸盐岩建造,在期间没有明显的沉积地层间断,总体表现为一套较为连续的古生代盖层沉积。②早二叠世-晚三叠世的裂解阶段:班公湖-怒江缝合带处于张性拉张应力下,洋盆发生裂解,其动力学可能是地幔柱的作用。③晚三叠世-早侏罗世中期的离散扩张阶段:从早二叠世开始,班公湖-怒江洋盆发生裂解作用一直持续到早侏罗世,形成初始海盆。班公湖-怒江缝合带中段地区裂陷拉张使得地壳减薄,并在裂谷局部部位形成裂谷型火山沉积。随着裂解作用的持续,在早侏罗世中期冈底斯陆块和羌塘陆块发生分离,形成了班公湖-怒江初始洋盆。④早侏罗世中期-早白垩世的俯冲-闭合阶段:中侏罗世晚期,随着中特提斯洋的伸展扩张,构造应力开始由拉张应力转向为挤压应力,揭开了洋陆转换的序幕。本文所获得的江错蛇绿岩的辉长岩年龄为188Ma,说明在中侏罗世时,班公湖-怒江洋盆已经发生北向俯冲,并且形成了江错和安多SSZ型蛇绿岩。从已有的研究资料和野外地质的沙木罗组(J3K1s)与木嘎岗日岩群(JM)之间的角度不整合界线,也说明了班公湖-怒江洋盆的闭合消亡时限为早白垩世。⑤晚白垩世-古近纪的碰撞造山阶段:此时雅鲁藏布江缝合带已关闭,班公湖-怒江缝合带的碰撞造山开始,区内竟柱山组(K2j)与下伏地层的角度不整合标志造山作用的开始,在碰撞造山过程中,伴随着一些列的构造变形、逆冲断裂、韧性剪切和褶皱等地质事件。⑥新近纪的高原隆升阶段:班公湖-怒江缝合带经过造山运动后,已经趋于稳定状态,在区内开始稳定沉积陆源物质,在带内形成了一套紫红色的砂砾岩组合(康托组Nk)。