田恒次等-JGR：Mg-Li同位素揭示青藏高原中部殘余洋殼的存在及其意義
青藏高原的逐漸隆升影響了新生代亞洲季風(fēng)和干旱化的格局，甚至全球氣候的變化。其中，隆升的歷史和機(jī)制是理解這些現(xiàn)象的關(guān)鍵因素。西藏中部廣泛分布的始新世長英質(zhì)火山巖和侵入巖，特別是埃達(dá)克巖，為研究西藏早期隆升歷史及相關(guān)深部地球動力學(xué)過程提供了很好的研究對象。然而，它們的成因仍有爭議，而基于這些火山巖的構(gòu)造解釋也會存在一定的不確定性。已有的研究模型，包括加厚下地殼、拆沉下地殼或俯沖陸殼的部分熔融以及被交代巖石圈地幔的低程度熔融等。針對這一科學(xué)問題，新興的非傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素Mg和Li理論上能夠?yàn)榛鹕綆r的成因提供新的約束。
中科院地質(zhì)與地球物理研究所田恒次博士后與合作導(dǎo)師楊蔚研究員以及美國華盛頓大學(xué)滕方振教授、陳欣陽博士，中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所侯增謙院士、宋玉財(cái)研究員，東華理工大學(xué)田世洪研究員等聯(lián)合對西藏羌塘北部的多彩瑪和那日尼亞兩套火山巖開展了Sr-Nd-Mg-Li同位素和鋯石U-Pb年齡研究。結(jié)果表明，多彩瑪高鉀鈣堿性粗安巖形成于35 Ma左右，富集稀土元素和大離子親石元素，具有低的δ26Mg（-0.41‰～-0.33‰）和δ7Li（+1.0‰～+2.6‰）值。結(jié)合其高的Sr/87 86SrSr(i)（0.7066～0.7067）和低εNd (t)（-1.96～-1.61)特征，多彩瑪粗安巖最有可能來源于受含碳酸鹽巖沉積物來源熔體交代的巖石圈地幔（圖1）。模型計(jì)算表明其源區(qū)加入的沉積物量<10%。相比之下，同期的那日尼亞埃達(dá)克質(zhì)粗面巖（38Ma）具有高的δ26Mg（-0.13‰～-0.02‰）和δ7Li（+3.3‰～+5.4‰）值，以及高Pb/Ce和Ba/La比值，這最有可能來源于受洋殼來源流體交代的加厚下地殼（圖1）。根據(jù)研究區(qū)多彩瑪和那日尼亞的時空關(guān)系以及熔流體交代的特征，我們認(rèn)為青藏高原中部在晚始新世仍存在洋殼殘余板片，這一結(jié)果不同于前人認(rèn)為洋殼已經(jīng)消亡的觀點(diǎn)。洋殼殘留板片的存在，表明松潘-甘孜俯沖板片俯沖速率要比之前認(rèn)為的低。這一最新研究支持最近的利用孢粉、植物化石等記錄來推斷青藏高原隆升高度的研究，認(rèn)為青藏高原中部在始新世的隆升高度比之前認(rèn)為的低。
圖1 青藏高原北部晚始新世洋殼俯沖示意圖以及本文研究那日尼亞和多彩瑪火山巖所在位置
研究成果發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊JGR-Solid Earth。（Tian Heng-Ci*, Teng Fang-Zhen, Hou Zeng-Qian,Tian Shi-Hong*, Yang Wei, Chen Xin-Yang, Song Yu-Cai. Magnesium and lithiumisotopic evidence for a remnant oceanic slab beneath central Tibet[J]. Journalof Geophysical Research: Solid Earth, 2020, 125(1): e2019JB018197. DOI:10.1029/2019JB018197）。該成果受國家自然科學(xué)基金委、國家留學(xué)基金委和中國地質(zhì)科學(xué)院項(xiàng)目資助。
校對：張 崧
