富集Ⅱ型地幔形成机制探讨

发布网友发布时间：2022-05-14 04:12

共1个回答

热心网友时间：2023-09-25 08:51

Mckenzie（1989）认为，陆下岩石圈地幔被少量源于软流圈的部分熔融熔体半连续地渗滤，从而导入挥发组分和不相元素。然而，富集地幔产生的部分熔融熔体应该富集那些具有相似不相容性的元素，因而无法解释藏北新生代高钾钙碱性火山岩所呈现的Nb、Ta和Ti相对于其它不相容元素的分馏。藏北新生代高钾钙碱性火山岩Sr、Nd、Pb同位素特征的相似性表明其具有相同的岩浆来源，在Sr-Nd相关图上，偏离地幔排列，均落入EMⅡ区域附近；在Sr-Pb、Nd-Pb相关图上也均偏离大洋玄武岩区。这些特征否定了其单一软流圈或地幔柱来源。同时，在²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb-Ce/Pb以及¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd-Ta/Nd相关图上（图10-3、10-4），它们之间的不相关性也否定了软流圈和富集岩石圈源区混合的可能性。

图10-3 新生代高钾钙碱性火山岩²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pbw（Ce）/w（Pb）相关图解

图10-4 新生代高钾钙碱性火山岩¹⁴³Nd/¹⁴⁴Ndw（Ta）/w（Nd）相关图解

目前普遍认为富集Ⅱ型地幔这种源区是地壳物质与地幔岩浆岩混合作用的结果，但对其形成时限和具体细节尚无定论。关于藏北新生代火山岩岩浆源区的演化主要有三种观点：①高原陆壳下长期孤立的富集地幔（Arnaud et al.，1992），显然这与地球物理在高原内部探测的结果不符（李光岑等，1988；吴功建等，1989；李廷栋等，1995；吕庆田等，1997）；②塔里木地块向高原的A型俯冲过程中形成的壳-幔混合层，其形成不早于第三纪（邓万明，1989，1993），但新生代高钾钙碱性火山岩同位素年代学研究表明，富集地幔在早第三纪之前就已存在；③印度地壳由于俯冲作用而进入班公-怒江缝合线以北的高原地幔及软流圈，高原北部地幔发生了广泛交代作用而形成富角闪石及金云母的EMⅡ型地幔（丁林等，1999）。根据20世纪80年代初、中期，90年代初、中期两轮地球物理探测，特别是INDEPTH的实施，从深反射地震探测和MT测量等（Zhao W et al.，1993；Nelson et al.，1993；Chen Leshou et al.，1996）推断，印度板块未长距离向北楔入，其岩石圈上地幔于雅鲁藏布江以南约以30° 倾角向北下插，但是受阻于雅鲁藏布江以北的热熔层（肖序常等，1998）。且近期对冈底斯带钾质和超钾质岩石地球化学研究结果表明，印度板块没有向*下部大规模俯冲；新近完成的向南跨越雅鲁藏布江，向北跨越班公带的大地电磁测深结果没有显示出印度向北的大规模俯冲，对于雅鲁藏布江带以北的俯冲带也无清楚显示，证明了富集组分与印度地壳的俯冲作用无直接成因联系。

青藏高原是由多个地块，从早古生代开始到晚白垩世拼合而成。此过程从北向南依次推进，古亚洲洋、古特提斯洋北支、古特提斯洋南支、中特提斯（班公错怒江洋盆）、新特提斯（雅鲁藏布江洋）相继依次向北俯冲关闭。从时空构造背景分析，结合藏北高原新生代高钾钙碱性火山岩同时具有弧火山岩的某些特征，藏北富集Ⅱ型地幔的形成应与中特提斯演化，即与早白垩世拉萨地块沿班公-怒江缝合线向北俯冲（杨华，1991；黄华文，1996；钟大赉，1996）有关。

通过Ar-Ar同位素年龄的精确限定，藏北高原新生代高钾钙碱性火山岩形成于始新世（40 Ma左右），显然藏北EMⅡ型地幔早在始新世就已存在。说明藏北富集Ⅱ型地幔形成时限为早白垩世—早始新世。其形成可能经过较漫长的地质历史长期演化的产物，并经历了两个主要过程：第一阶段，在古俯冲带及其邻近的壳幔内形成一定规模的EM Ⅱ型的异常地球化学“域”；第二阶段，由于印度板块向欧亚*俯冲、碰撞，在新特提斯封闭之后，高原地壳和岩石圈大幅度缩短加厚，于早始新世，那些相对孤立和分散的地球化学“域”逐渐连通成具有一定厚度富集地幔层。

起源于富集地幔层的藏北新生代高钾钙碱性火山岩具有高⁸⁷Sr/⁸⁶Sr、低¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值和高Pb同位素组成、富集LILE和LREE，以及具有Nb、Ta和Ti负异常的特点。对微量元素和同位素地球化学特征最可能和合理的解释就是消减带物质参与了地幔的再循环过程并将其作为源区的一个印记被保留下来，且在部分熔融之前，陆下岩石圈已被地壳物质和大洋沉积物的混合交代。