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                  陸殼爲人類生存繁衍提供了基本空間要素而被廣泛關注。此外,由于陸殼能夠長時間留存演化的特點,其既是記錄地球演化曆史的原始檔案館,也是最重要的地球化學儲庫之一。因而,大陸地殼的构成與演化機制一直是地球科學研究的基本問題之一。陸殼构成與保存的機制,以及陸殼能否遵照單一由重生向成熟演化的規律都是其中重要的科學問題。

                  针对上述问题,中國科學院广州地球化学研究所馬林副研究員、王強研究員与英国卡迪夫大学学者合作,选择位于青藏高原南部的冈底斯岩基作为研究对象。冈底斯岩基主要由中-重生代花岗岩构成,东西长达1500 公里,是世界上最大花岗岩基之一。由于其中-重生代的构成年龄和类似亏损地幔的放射性同位素特征,一直被认为代表了中生代以来显著的地壳生长。然而,冈底斯泥盆-石炭双峰式岩浆岩的岩石成因研究指示基性岩和酸性岩分别来自亏损地幔和成熟陆壳源区(图1),揭示了藏南晚古生代地壳生长和更老地壳物质的存在。这一发现也进一步要求至少在晚古生代古特提斯演化和古地理重建研究中应该充分考虑南拉萨作为微陆块的参与。

                  图1 晚古生代正噶双峰式岩浆岩的Sr-Nd-Hf-O同位素特征,指示亏损幔源端元和成熟的大陆地壳端元的存在

                  结合已发表的冈底斯岩浆岩Nd-Hf同位素,新的数据分析得出了以下全新的认识:1)进一步证明了冈底斯地区至少存在晚古生代以来的陈旧地壳和中生代以来的重生地壳两个端元演化趋势(图2a, b);2)花岗岩的锆石Hf同位素模式年龄指示冈底斯陆壳最早构成于晚太古代至早元古代,从新元古代(约1 Ga)开始快速生长;3)冈底斯地壳主体构成于中生代之前,而非传统认为中生代之后重生;4)中生代冈底斯经历了有限的地壳生长和强烈的地壳再造。

              图2. 冈底斯地区(a)花岗岩、(c)基性岩全岩Nd同位素和(b)花岗岩锆石Hf同位素组成演化;(d)花岗岩模式年龄频谱与地壳生长曲线;(e)拉萨冈底斯重生地壳组分比例计算结果。

                  因而,研究結果顯示岡底斯地區可能經曆了長期的大陸邊緣弧演化,重生的幔源玄武質岩漿與先存地殼相互作用。這些相互作用導致陈旧先存地殼組分伴隨新特提斯洋俯沖階段強烈的再造和再循環逐漸減少,岡底斯地殼向重生地殼逐漸演化。同時我們的研究也提出了不同造山帶體系中由于地殼生長和再造速率的差異可以導致地殼成分的不同演化趨勢,對于年輕的造山帶也需要評估地殼再造的影響。

                  研究成果發表于Journal of Geophysics Research: Solid Earth。

                Ma, L., Kerr, A. C., Wang, Q., Jiang, Z.-Q., Tang, G.-J., Yang, J.-H., et al. (2019). Nature and evolution of crust in southern Lhasa, Tibet: Transformation from microcontinent to juvenile terrane. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 124. https://doi.org/10.1029/2018JB017106

               

              同位素地球化學國家重點實驗室&科技與規劃處供稿

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