腾冲地块早白垩世花岗质岩浆作用过程及混合机理研究

Petrogenesis of Early-Cretaceous granitic rocks in the Tengchong Block suggested that magma mixing and interaction between mantle- and crust-material played a key role during magma evolution, however, it was difficult to identify and quantitatively describe the effects of a particular process (eg. Magma recharge, assimilation, hybridized). Based on the previously systematic petrogenesis of Early-Cretaceous granitic rocks in the Tengchong Block, together with previous petrography and electron microprobe analyses, this project focuses on the plagioclase and hornblende in Early-Cretaceous granitoids and associated enclaves from Dulongjiang and Menglian-Mangdong pluton in the Tengchong Block. We will use rock mineral probe inversion technique including electron microprobe analyses、LA-ICP-MS and LA-MC-ICP-MS on the various texture of plagioclase and hornblende. In the view of theoretical petrology, mineralogy and associated melts, so that they will figure out the particular processes of magma mixing and interaction between crust and mantle-derived materials and the evolution of temperature, pressure and sources during crystallization. Thus, it will provide the typical example for the evolutionary processes of granitic magmatism. Meanwhile, it also can support the effective mineral evidences for the geodynamic processes during the subduction and closure of Bangong-Nujiang Tethyan ocean.

腾冲地块早白垩世花岗岩类成因机制研究表明岩浆混合与壳幔相互作用在岩浆演化过程中扮演了关键角色，但这不能描述不同端元组分发生岩浆混合作用时具体演化过程。本项目在已有研究基础上，拟选取腾冲地块早白垩世独龙江、孟连-芒东岩体中寄主花岗岩及其镁铁质暗色包体中斜长石、角闪石为研究对象。利用矿物探针反演技术，借助电子探针、LA-ICP-MS及LA-MC-ICP-MS测试分析方法，重点对寄主花岗岩和镁铁质暗色包体中斜长石、角闪石的不同结构部位进行微区主微量元素及Sr同位素精确定量分析。从理论岩石学、矿物学与矿物熔体平衡的角度出发，反演腾冲地块早白垩世花岗质岩浆作用中不同端元岩浆物质混合及相互作用过程，揭示岩浆温压环境条件变化与物源性质演变规律，为研究花岗质岩浆演化过程提供新的矿物化学约束，也为限定班公-怒江特提斯洋俯冲闭合过程中岩浆作用深部动力学机制提供可靠的证据。

对青藏高原东南缘腾冲地块花岗岩类成因机制的研究发现岩浆混合与壳幔相互作用在岩浆演化中扮演了关键角色，但是不同岩浆端元之间相互作用的岩浆过程并不清楚。本项目按照研究计划，通过EMPA矿物化学和fsLA-MC-ICPMS等同位素为手段，揭示了以下科学问题：1.揭示了活动大陆边缘背景下多期次巨量高钾-钾玄质岩浆作用成因可能是循环俯冲沉积物来源流体/熔体交代岩石圈地幔熔体，从而产生富钾镁铁质岩浆沿着穿地壳通道系统上升至陆壳底部，进一步活化古老地壳物质并诱发其熔融形成，并产生高硅、高度富集碱性元素和其他不相容元素的长英质岩浆，这些岩浆作用的产生与新特提斯洋到印度-亚洲大陆初始碰撞过程中俯冲洋壳板片俯冲角度变化密切耦合。本次研究还发现：无论是碰撞后构造背景下还是大陆边缘弧背景下的高钾-钾玄质岩浆作用都具有比弧裂谷环境下更高的Th/Yb, Th/La, 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb, 208Pb/204Pb, 87Sr/86Sr比值和更低的Ce/Pb, εNd(t) and εHf(t)值；2. 如何区分高钾钙碱性过铝质I型和S型花岗岩成因一直是花岗岩研究人员的困惑之处，研究发现：1）以Mg+Fe组分为基础的Harker演化趋势能够很好地区分高钾钙碱性I-和S-型花岗岩，2）高钾钙碱性过铝质I型比S型具有更显著的同位素和全岩地化不均一性，3）I型花岗岩的锆石Hf和全岩Nd同位素不均一性通常分别大于10个单位和5个单位；3. 独龙江花岗闪长岩具有高的Th/La、La/Sm比值以及Th、Nb含量，低的Nb/Ta、Ba/Th、U/Th和Zr/Nb比值，地球化学特征类似于俯冲沉积物源区形成的熔体物质，高的全岩初始87Sr/86Sr（0.7103-0.7126），低的εNd(t)值(-8.3 – -11.2), 以及不均一且负的锆石εHf(t)值(-11.7 – -1.0)，显示了其壳源物质特征，其中暗色包体为玄武-安山质，具有高的Mg含量、不均一的锆石Hf同位素，所含角闪石和斜长石为镁闪石和培长石-拉长石，显示出幔源物质特征，这种花岗质岩石代表了循环俯冲沉积物熔体改造幔源岩浆物质形成的产物。总之，弧背景下的壳幔相互作用过程主要体现在两个方面：一是循环地壳物质通过俯冲进入地幔楔从而对地幔岩浆进行改造，二是幔源岩浆上涌诱发地壳物质熔融并改造其成分。