2016年04月08日 星期五

研究亮点

李舢等-Geology,Tectonics:在特提斯碰撞造山带新生弧岩浆作用及地壳的形成研究中取得新进展

来源:地调局地质所 作者:李舢,科技处 发布时间:2020-06-19

大陆地壳的形成与演化一直是固体地球科学领域最核心的科学问题之一,其中,造山带过程中的岩浆作用是核心内容之一。以中亚造山带和美洲科迪勒拉造山带为代表的增生造山带,地壳的生长与显著的新生弧岩浆作用有关;以特提斯造山带为代表的碰撞造山带,由于其强烈的大陆俯冲-碰撞作用,使得早期的新生的岩浆记录并不明显,因此,碰撞造山带的大陆地壳增长过程一直被认为主要与古老陆块的增生有关。近些年,在特提斯带中段的藏南冈底斯带发现有新生弧岩浆作用发育,而对于特提斯带最东段是否发育新生弧岩浆作用,以及新生弧岩浆作用何时、何地、如何造成地壳的生长则研究尚少,这极大地限制了对整个东特提斯带岩浆作用、造山过程及地壳的形成研究的认识。

中国地质科学院地质研究所李舢副研究员、台湾大学地质科学系钟孙霖教授及其合作者,报道了该团队在特提斯最东段——东南亚印尼苏门答腊地区的详细工作。该工作通过对中生代花岗岩类的深入研究,揭露了特提斯最东段中生代新生地壳形成的过程和时间,提升了对特提斯最东段大陆地壳生长过程的认识。在此基础之上,结合西藏南部冈底斯和缅甸等地同时代地质记录,为认识特提斯东部中生代新生弧岩浆作用的发育和形成过程提供了关键证据。

1. (A) 印尼苏门答腊地区碎屑锆石U-Pb年龄直方图。(B) 印尼苏门答腊地区中生代花岗岩类锆石εHf(t)U-Pb年龄图解,以及全球其他地区同期岩浆作用的对比图。

 

  研究结果显示:

      (1)   苏门答腊地区中生代岩浆活动可分为三个明显的期次:分别为晚三叠世(214 - 201 Ma)、晚侏罗世(148 - 143 Ma)和晚白垩世(102 - 84 Ma)。其中本次研究中的侏罗纪侵入体是东南亚地区该时期花岗岩类年龄的首次报道。

     (2) 晚三叠世(214 - 201 Ma)花岗岩类锆石εHf(t)值从-13.1急剧变化到+17.7>30-ε units(图1B),反映岩浆活动至少涉及两个主要源区:一个是古老的大陆地壳;另一个是中特提斯俯冲所形成的新生地壳,这说明从该时期开始岩浆源区不再仅仅局限于古陆壳,而且有年轻物质的加入。而新生地壳的形成,要么由于巽他古陆最西端边缘可能遭受了北西-南东向的伸展,导致苏门答腊西部边缘弧(fringing arc)的形成,并在苏门答腊西部形成年轻地壳;要么由于Sibumasu地块与东马来地块从中三叠世开始碰撞,使包括西苏门答腊在内的巽他古陆西缘形成一个伸展的增生造山带,伴随可能的板片后撤导致的弧后盆地的形成,同时引起新生地壳物质向弧体系的初始添加(图2A)。

研究团队在特提斯最东段的新发现,不仅为研究该区的构造-岩浆演化提供了新的资料,而且为研究整个东特提斯中生代新生地壳的发育在全球地壳形成中的重要作用提供了重要依据。同时,为了对比研究三叠纪岩浆作用在整个特提斯带东部地区的发育特征和演化过程,该团队系统梳理和研究了青藏高原三叠纪花岗岩类的时空分布及演化特征,并恢复出该区多地体聚合的构造-岩浆演化格局,对进一步认识特提斯带东部地区中生代众多中小地块的汇聚过程具有重要意义。研究成果近期发表于国际著名地学期刊《Tectonics》上:Li, S., Chung, S.-L., Hou, Z., Chew, D., Wang, T., Wang, B., and Wang, Y., 2019, Early Mesozoic Magmatism Within the Tibetan Plateau: Implications for the Paleo-Tethyan Tectonic Evolution and Continental Amalgamation: Tectonics, v. 38, no. 10, p. 3505-3543

  原文链接: https://doi.org/10.1029/2019TC005546

      (3) 晚侏罗世及晚白垩世两期岩浆活动均以显著正的锆石εHf(t)值为特征(图1B),且沿中特提斯或班公-怒江-密支那洋发育大致同时期的具有类似特征的弧花岗岩类(图1B),本研究认为这些新生弧形成于中特提斯洋向苏门答腊西部的俯冲-增生过程(图2B)。此后,晚白垩世之前,Woyla弧同西缅甸地体一起增生拼贴到Sibumasu地块边缘,导致了新生地壳物质不断地增添到苏门答腊西部(图2C)。到晚白垩世,新生弧岩浆活动遍布于西苏门答腊、缅甸西部以及藏南的冈底斯地区,构成了整个南亚和东南亚新特提斯洋俯冲形成的岛弧体系。

 

2. 特提斯带最东段巽他古陆西缘中生代弧岩浆作用及新生地壳的形成过程的构造简图

 

相比藏南冈底斯弧以及北美和西兰大陆的科迪勒拉弧系统,本次研究突出了东南亚苏门答腊西部中生代新生弧岩浆作用在全球新生地壳形成中的重要地位,为特提斯带最东段岩浆演化和地壳重建提供了新的视角。

本研究受中国国家自然科学基金(41772232)和中国地质调查局项目(DD20190358DD20190001)资助。研究成果近期发表于国际著名地学期刊《Geology》上:Li, S., Chung, S.-L., Lai, Y.-M., Ghani, A.A., Lee, H.-Y., Murtadha, S., 2020. Mesozoic juvenile crustal formation in the easternmost Tethys: Zircon Hf isotopic evidence from Sumatran granitoids, Indonesia, Geology, doi: 10.1130/G47304.1

原文链接:https://doi.org/10.1130/G47304.1