青藏高原中部玉树二叠纪-三叠纪镁铁质侵入岩的成因及其对岩石圈地幔演化的约束

The Palaeo-Tethyan tectonic-magmatic evolution and deep processes of the central Qinghai-Tibetan Plateau are still poorly constrained, especially for the evolution of lithosphere mantle and mantle-crust interactions. The mafic intrusive rocks from the Yushu area are characterized by greater outcrops, richer rock-types and a longer time span compared to those from the other areas. They have witnessed the tectonic evolution from slab subduction to postorogenic processes, which could be used as an important window to discuss the above scientific issues. This project intends to carry out an integrated study of petrology, in situ mineral geochemistry, geochronology, whole-rock geochemistry and Sr-Nd-Hf isotope geology for Permian to Triassic mafic intrusive rocks from the Yushu area, central Qinghai-Tibetan Plateau. Based on these results, we can dissect the properties of parent magmas, mantle sources, petrogenesis and deep dynamic mechanisms of the mafic intrusive rocks with different ages and rock-types, thus providing a valuable opportunity to constrain the evolution of lithosphere mantle and mantle-crust interactions of Permian to Triassic in this area. Furthermore, these results could not only provide important perological constraints on the Palaeo-Tethyan plate-tectonic history and deep dynamic processes of the Qinghai-Tibetan Plateau, but also help us to deeply understand the properties and evolution of lithosphere mantle with mantle-crust interactions of orogenic belts.

目前关于青藏高原中部古特提斯构造-岩浆演化与深部过程的研究还非常薄弱，尤其是深部岩石圈地幔演化与壳幔相互作用等科学问题至今仍缺乏深入的认识。初步研究发现，相比青藏高原中部其他地区，玉树地区镁铁质侵入岩具有出露规模大、岩石类型丰富和时代跨度大等特点，见证了古特提斯洋壳俯冲-碰撞造山-后造山全过程，可以作为分析与探讨上述科学问题的重要窗口。本项目拟通过对玉树地区二叠纪-三叠纪典型的镁铁质侵入岩开展岩石学、矿物原位微区地球化学、年代学、地球化学与Sr-Nd-Hf同位素的综合研究，深入剖析其原生岩浆性质、地幔源区地球化学-岩石学特征、岩石成因及深部动力学机制等，以此来约束该区二叠纪-三叠纪岩石圈地幔演化与壳幔相互作用过程，为揭示青藏高原中部古特提斯板块构造演化与深部过程提供重要的岩石学证据。这项研究还有望为深入理解板块构造体制转换中造山带岩石圈地幔的性质、演化与壳幔相互作用作出重要贡献。

与东南部三江地区相比，青藏高原中部古特提斯构造-岩浆演化与深部过程的研究一直非常薄弱，尤其是深部岩石圈地幔演化与壳幔相互作用等还缺乏深入的认识。在国家自然科学基金委员会的资助下，本项目组针对玉树地区二叠纪-三叠纪典型的镁铁质岩开展了原位微区矿物化学、岩石学、地球化学和同位素地质学等综合研究，取得了许多新的认识与研究进展，为深入理解青藏高原中部古特提斯构造-岩浆演化、深部岩石圈地幔特征以及壳幔相互作用等提供了重要的岩石学证据。.项目取得的主要研究进展与成果包括：（1）基本厘定了玉树地区及周缘典型镁铁质岩的形成时代与空间分布特征。这些镁铁质岩形成时代跨度大，从早二叠世至晚三叠世均有分布，并且集中出现在早二叠世（273~299Ma）、晚二叠世（254~263Ma）、中三叠世（242~232Ma）和晚三叠世（212~213Ma）这四个阶段。此外，这些岩石以构造岩块或岩片形式产于缝合带中，或者以岩墙或岩脉形式侵入到相关地体中；（2）基本确定了二叠纪典型镁铁质岩的地幔源区特征与成因机制等，并且首次揭示了这些镁铁质岩与地幔柱-板块俯冲带之间的成因联系。这些镁铁质岩的地幔源区成分相对复杂，涉及到与地幔柱有关的源区、受俯冲组分改造的软流圈地幔或者岩石圈地幔。二叠纪峨眉山地幔柱和有关古特提斯洋板块俯冲带的相互作用直接导致区域上二叠纪镁铁质岩浆作用的产生；（3）基本确定了三叠纪代表性镁铁质岩的地幔源区特征、原生熔体成分与成因机制等，并且提出甘孜-理塘缝合带内部及其周缘地体中发育的三叠纪镁铁质岩可能具有类似的成因机制。这些镁铁质岩地幔源区主要为受陆壳改造的MORB型软流圈地幔或受OIB型组分交代的岩石圈地幔；（4）通过开展研究区三叠纪镁铁质侵入岩与青藏高原同时代镁铁质岩的对比研究，可以认为羌塘地体东侧（包括甘孜-理塘缝合带内部）的三叠纪镁铁质岩的形成与有关洋盆向东、向北俯冲-回撤引起的弧后扩张有关，而位于北部的东昆仑地区三叠纪镁铁岩却形成于碰撞后伸展的环境。