羌塘地块中部早白垩纪晚期富碱火山岩的成因及其对地幔演化与壳幔相互作用的启示

Alkali-rich igneous rocks have important significances for tracing the evolution of mantle, crust-mantle interaction and regional tectonic evolution. Voluminous Cenozoic post-collisional alkali-rich igneous rocks occur in the Tibetan Plateau. However, the Mesozoic alkali-rich igneous rocks prior to collisional period, have rarely been reported. This proposal aims at the new-found late Early Cretaceous (~102 Ma) alkali-rich volcanic rocks from the Gemuchaka area in the central Qiangtang Block. Based on systematical field investigation on geological characteristics (distributions and types) and indoor studies on mineralogy, petrology, element geochemistry, Nd-Sr-Hf-O isotopes and precise zircon U-Pb and whole rock/minerals 40Ar-39Ar age dating, combined with the results of the experimental petrology, as well as comparing to the Cenozoic alkali-rich volcanic rocks in the Qiangtang Block and contemporary calc-alkaline igneous rocks in southern Qiangtang Block, the magmatic origin and petrogenesis of the Gemuchaka alkali-rich volcanic rocks, and the evolution of Mesozoic to Cenozioc mantle of Qiangtang Block will be discussed in detail. Taking into account the regional geological and rock data, the tectonic setting and geodynamic implications of these alkali-rich volcanic rocks will be further constrained, and their relationship with the evolution of mantle and crust-mantle interaction, and implications for the geological evolution of central Tibetan Plateau will also be discussed.

富碱火成岩的研究对于探讨地幔演化、壳幔相互作用和区域构造演化具有重要的科学意义。青藏高原内部发育大量新生代以来后碰撞相关的富碱火成岩，但碰撞前的中生代富碱火成岩的报道很少。本项目拟对新发现的青藏高原腹地羌塘地块中部戈木茶卡早白垩世晚期（~102 Ma?）富碱火山岩进行系统的野外地质（分布、类型）调查和室内矿物学、岩石学、元素地球化学、Nd-Sr-Hf-O同位素地球化学研究以及锆石U-Pb/矿物（或全岩）40Ar-39Ar精确定年，结合实验岩石学成果，并与羌塘地块新生代富碱火山岩和其南部同期钙碱性岩浆岩资料进行对比，深入剖析富碱火山岩岩浆的起源，揭示该富碱火山岩岩石成因，探讨羌塘地块中-新生代地幔演化。然后结合区域地质和岩石的资料，进一步限定羌塘地块中部早白垩世晚期富碱火山岩形成的动力学背景和过程，探讨其与羌塘地块中部地幔演化与壳幔相互作用的关系，为青藏高原中部的地质演化提供重要的背景资料。

富碱火成岩的研究对于探讨地幔演化、壳幔相互作用和区域构造演化具有重要的科学意义，但相关工作还存在很大的争议。本项目选取了青藏高原羌塘地块中部戈木茶卡地区晚中生代钠质粗面安山岩进行了系统的年代学，全岩和矿物斑晶元素和同位素的研究工作。斜长石40Ar–39Ar年代学工作表明，它们形成于早白垩纪晚期（102Ma）。它们具有高Na2O（3.91–6.10 wt.%），相对低K2O（3.44–4.38 wt.%）含量，表现出高钾钙碱性到钾玄质特征，这与同期羌塘地块南部与俯冲相关的安山岩明显不同。同时，它们相对于重稀土元素富集轻稀土元素，但表现出亏损高场强元素。它们具有相对富集的全岩Nd-Sr同位素，介于羌塘地块与俯冲相关安山岩和纯地壳来源岩石之间。研究对象具有两类不同的斜长石。类型一主要以颗粒核部的形式出现具有高An（84–86）值，但类型二则主要出现在颗粒边部或单一晶体中具有相对低的An（46–60）值。两种类型斜长石都具有类似的初始Sr同位素比值（0.7061–0.7063）。相较于类型二斜长石结晶于寄主岩浆中，类型一颗粒最有可能为捕虏晶，全部或部分来源于岩浆体系之外。根据实验结果，研究火山岩岩浆主要来源于改造过后地壳的部分熔融。结合地区资料，我们提出戈木茶卡岩浆作用可能被认为是对羌塘-拉萨地块碰撞在板内的深部响应。