青藏高原新特提斯洋地幔再富集过程的Re-Os同位素示踪

蛇绿岩中的地幔橄榄岩与大陆内部火山岩中橄榄岩包体一样是了解地幔性质和演化的"窗口"，前者大多蛇纹石化，岩石的原始信息遭到了破坏，因而不像橄榄岩包体那样受到重视。新近发展成熟的Re-Os同位素体系已经成为研究古大洋地幔性质和演化的主要手段，并越来越受到重视。青藏高原发育我国最多、剖面最完整和类型最全的新特提斯蛇绿岩，而且产有我国最大的铬铁矿床。Re-Os同位素初步研究表明青藏高原罗布莎蛇绿岩的地幔橄榄岩存在再富集（Refertilization）的现象。本项目以Re-Os同位素为主要研究手段，为了避免蛇纹石化的影响，选择青藏高原雅鲁藏布江缝合带东段罗布莎蛇绿岩和西段普兰蛇绿岩中较为新鲜的橄榄岩以及抗蚀变能力较强的副矿物尖晶石和铬铁矿为研究对象，在岩矿地球化学研究基础上，进行系统的Re-Os同位素分析，为探讨青藏高原新特提斯洋地幔再富集作用、时间以及与铬铁矿成因联系提供Re-Os同位素示踪。

本项目运用Re-Os同位素体系，以青藏高原雅鲁藏布江和班公湖－怒江缝合带东段罗布莎和东巧、那曲等蛇绿岩中较为新鲜的橄榄岩以及抗蚀变能力较强的副矿物尖晶石和铬铁矿为研究对象，探讨新特提斯洋地幔性质和演化规律，共取得三方面的研究成果：1）运用新方法准确地界定青藏高原新特提斯洋地幔为碳质球粒陨石型。利用对流上地幔中包含的不同亏损程度的难熔组份在部分熔融过程中难以熔融，对形成的熔体相的Os同位素组成贡献很少或者没有的特点，早期分离结晶形成的堆晶岩与对流上地幔具有相同的Os同位素组成初始值，并且堆晶岩中锆石的准确定年，可以用来准确估算对流上地幔Os同位素组成，避免了运用地幔橄榄岩直接估算的两个缺陷：地幔橄榄岩的不均一性和难以准确定年。根据这一方法测试了那曲地区弧后盆地堆晶岩的Os同位素组成和锆石U-Pb年龄，推测该区新特提斯洋地幔Os同位素组成为碳质球粒陨石型的，为运用Re-Os同位素体系深入探讨青藏高原新特提斯洋地幔性质和演化打下了基础。2）识别出铬铁矿石及围岩均有古老大陆岩石圈地幔信息，并且存在再富集现象。东巧和罗布莎富Cr铬铁矿石及围岩Os同位素组成介于0.1175～0.1261和0.1038～0.1266，对应的模式年龄分别为1.5～0.1Ga 和3.37～0.28Ga，而不含矿的泽当二辉橄榄岩的Os同位素组成为0.1256～0.1261，没有古老大陆岩石圈地幔属性的物质存在，与新特提斯洋地幔Os组成较为接近。推测熔体渗透可能是古老大陆岩石圈地幔再富集的机制，提出“熔体与古老大陆岩石圈地幔反应成矿”的假说，指出蛇绿岩带中存在的古老微陆块可能是找矿的指示标志。3）为建立古老大陆岩石圈地幔再富集机制－大陆铲状裂解模式提供了变质年代学证据。安多微陆块中高压麻粒岩的变质年代学研究表明变质作用早于北侧安多弧后扩张时间，而原岩年龄与新特提斯洋存续时间较为一致，推测安多块体是在冈瓦纳古陆北缘铲状裂解过程中残留在新特提斯洋中的微陆块。以上成果大部分已经发表在国内外核心刊物中，并得到关注。