研究發現1100萬年前印度克拉通地幔俯沖至北羌塘地塊下

　　近日，中國科學院廣州地球化學研究所研究員王強團隊、中國科學院院士徐義剛聯合青海省地質調查院，在國家自然科學基金等項目的資助下，研究發現印度克拉通地幔1100萬年前俯沖到北羌塘地塊之下。相關成果發表于《地質學》（Geology）。

　　青藏高原是印度?亞洲大陸新生代持續匯聚的產物，其如何吸收約4000公里的大陸匯聚量一直困擾著地質學界。研究團隊在北羌塘玉樹地區（距離印度克拉通前緣逆沖斷層~600千米遠）發現了一套11Ma的低、中、高硅超鉀質火山巖，其中低硅火山巖含有鉀鎂煌斑巖的標志性礦物——富鐵白榴石和富鉀堿鎂閃石。這些鉀鎂煌斑巖的206Pb/204Pb低至16.6，?Nd值低至-20，這是首次在青藏高原發現Pb同位素位于地球等時線左側的巖石。

　　全球范圍內，此類異常低Pb-Nd同位素特征僅零星見于克拉通環境的鉀鎂煌斑巖和下地殼麻粒巖，構成著名的“第一鉛同位素悖論”。由于克拉通在數十億年間未經歷顯著構造?巖漿擾動，其低U/Pb和Sm/Nd的下地殼及交代巖石圈地幔有充足時間形成低Pb-Nd同位素。玉樹鉀鎂煌斑巖三階段Pb同位素增長的蒙特卡洛模擬及Nd同位素模式年齡表明，源區富集組分的封閉時間至少超過27億年。

　　玉樹超鉀質火山巖顯示出隨著二氧化硅增加以及鎂和鋨降低，Pb-Nd-Os同位素顯著增加，且新鮮白榴石、透長石和單斜輝石的原位Pb-Nd同位素記錄了與全巖相似的變化趨勢。這表明地殼混染和分離結晶控制了巖漿同位素變化，而低硅的鉀鎂煌斑巖最接近原始幔源巖漿成分。少量單斜輝石斑晶中出現了溶蝕狀的綠核輝石，這些綠核輝石具有異常高的?Nd和硬玉組分、以及異常低的鎂，結合輝石壓力計結果，表明它們的母巖漿來源于加厚（40-60千米）下地殼的基底巖石熔融。這一發現揭示羌塘東部基底應具有比高硅火山巖更高的Pb-Nd同位素組成，與羌塘中部新生代火山巖中麻粒巖捕虜體同位素特征相吻合。

　　因此，羌塘地塊不具備克拉通古老下地殼那種極低Pb-Nd同位素的基底，統計的中?新生代巖漿巖數據也表明羌塘巖石圈在11Ma之前不存在如此低的Pb-Nd同位素儲庫。作為微陸塊或顯生宙島弧地體的羌塘地塊，其相對較薄的巖石圈無法像克拉通那樣長期抑制地幔熔融而保持巖漿寂靜，因此缺乏形成極低Pb-Nd同位素儲庫的地質條件。所以，長距離（~600千米）水平俯沖的印度克拉通地幔才是玉樹鉀鎂煌斑巖的源區。

　　地表熱流值約束的熱巖石圈厚度也表明藏東玉樹地區存在巨厚（>200千米）的巖石圈。這次的新發現表明這種巨厚巖石圈不是加厚的西藏巖石圈，而是水平俯沖的印度克拉通。通過篩選符合本研究結論的地震層析成像模型發現，高原中北部高熱流區與南、東、西部低熱流區存在顯著地形差異：前者地勢相對平坦，而后者地形起伏較大。

　　考慮到加厚地殼熔融可通過流變學弱化作用促進地形夷平，該研究認為東西向差異俯沖的冷印度克拉通塑造了現今高原地形。