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青藏高原北部地壳熔融流动与高原生长的岩石学证据

2012.12.09

　　近几十年来，青藏高原地球物理研究的一个重要进展就是发现高原中-下地壳15–50 km深处存在异常薄弱（低速高导）层。该地壳薄弱层通常被认为是地壳熔融的结果。然而，这种解释却存在激烈的争论，特别是在地壳起源的岩浆岩非常稀少的青藏高原北部地区，该争论更为激烈。

　　中国科学院广州地球化学研究所王强研究员的小组最近详细研究了靠近青藏高原北部——昆仑山南部布喀大坂-马兰山冰川出露区的含电气石二云母和黑云母流纹岩，其地理位置接近2001年可可西里地震的震中心和破裂面，这些岩石形成于中新世-第四纪（9.0 – 1.5 Ma），地球化学上类似于青藏高原南部的喜马拉雅淡色花岗岩（纯的地壳熔体），如强过铝质成分、高硅和明显负的Eu、Ba和 Sr异常等。这些岩石与全球海洋沉积物和藏北元古代-三叠纪沉积岩有类似的Nd-Sr-Pb-Hf同位素组成。温压计算或估计表明，这些流纹岩由变质沉积岩在0.5–1.2 GPa（相当于地壳16.5–40 km深处）和740–863 ºC条件下经白云母+黑云母脱水熔融形成。

　　该研究不仅揭示在青藏高原北部中下地壳中存在部分熔融层，而且限制地壳熔融从中新世持续到第四纪，从而从岩石学上证实了青藏高原北部中-下地壳深处的地壳薄弱层是地壳熔融的结果。该研究也在青藏高原北部厘定出一条沿昆仑山南部断裂带分布的东西向中新世-第四纪的地壳熔融岩浆岩带，其岩石类型、特点类似于青藏高原南部高喜马拉雅中新世淡色花岗岩。该岩浆岩带的存在表明，深部地壳流动在高原生长中发挥了重要作用（如图）：熔体弱化的中下地壳向北流动受到北部冷的柴达木地块的阻挡，导致了地壳深部韧性膨胀、表面隆升作用和高原的北向生长；同时，熔体弱化的中下地壳向北流动也受到了西北部冷的塔里木地块的阻挡，诱发地壳的向东流动，导致昆仑山南部断裂带的左旋走滑运动、地震的频繁发生和高原的向东扩展。

　　该研究成果已在Journal of Petrology上发表：Crustal melting and flow beneath northern Tibet: Evidence from Mid-Miocene to Quaternary strongly peraluminous rhyolites in southern Kunlun Range. Journal of Petrology, 53(12), 2523-2566, doi: 10.1093/petrology/egs058.