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中拉萨变质作用与构造演化历史（Metamorphism and tectonic evolution of the Lhasa terrane, Central Tibet）

文献阅读笔记：中拉萨地块的变质作用与构造演化。

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摘要

基于变质作用记录推断中拉萨构造演化过程。拉萨地块自新元古代（Neoproterozoic）到新生代（Cenozoic）经历了复杂的构造演化过程。主要结论有：

  1. 拉萨地块可分为南拉萨和北拉萨地块，分界线为古特提斯洋及随后在晚古生代形成的缝合线

  2. 北拉萨地块基地含有新元古代洋壳岩石，这可能是Rodinia超大陆解体后莫桑比克洋的残余物

  3. （各种变质作用）→北拉萨可能部分来自于来自于古东非部分的构造域

  4. 原特提斯洋俯冲→安第斯型造山运动：拉萨/羌塘地块的早古生代岩浆活动

  5. 古特提斯洋俯冲→安第斯型造山运动：拉萨/羌塘地块的中古生代岩浆活动

  6. 古特提斯洋闭合/随后的块体碰撞过程→（若干变质带形成）

  7. 新特提斯洋俯冲→南拉萨晚白垩安第斯型构造运动，变质作用&大量冈瓦纳岩基(batholith)侵入

  8. 早新生代，陆陆碰撞构造带导致南拉萨加厚地壳；MP角闪岩相变质作用与同碰撞岩浆作用

  9. …

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2. Geological Setting of Lhasa Terrane

  • 要点：

    1. 更复杂的块体边界：（南羌塘/北羌塘）

    2. [前人研究结论]拉萨地体主要由前寒武纪结晶基底，古生代至中生代海相地层与弧火山岩，以及中生代到新生代的侵入体组成

      1. 南拉萨：新生地壳&局部保有的前寒武纪结晶基底 （详细介绍）

      2. 中拉萨：具有前寒武纪结晶基底的微陆块，覆盖有寒武纪至二叠纪变质沉积、上侏罗纪-下白垩纪沉积单元，丰富的火山岩，以及少量的石灰岩

      3. 北拉萨：早先关于Ando的研究认为这里可能比较古老。但现在认为它是新生地壳，被中三叠-白垩沉积岩覆盖，伴有早白垩火山岩

    3. 根据前人榴辉岩带的结果：建议拉萨分为南拉萨/北拉萨两个terranes。不过分界线还略有争议。

3. Metamorphism and metamorphic belt of the Lhasa terrane

  • 总结：

    （详细的地质/地化研究，略）

  • 图片：

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4. Tectonic significance of the multistage and multiple metamorphic events in the Lhasa terrane

  • 总结：

    变质岩记录的信息可用于确定造山系统中地壳随时间的压力和温度演化（P–T–tpath），这反过来又为矿物组合平衡的热机制提供了证据。

  • 要点：

    1. 两种汇聚板块构造型：安第斯型（or Pacific-type）和喜马拉雅型（or Alpine-type）

      1. 安第斯型：大洋岩石圈俯冲→增生杂岩体（accretionary complex），弧前盆地，大TTG带（tonalite–trondhjemite–granodiorite），火山弧；（对应的典型变质特征）

      2. 喜马拉雅型：陆陆碰撞

    2. 北拉萨地体的起源

      1. 引导段

        1. “Therefore, these terranes share the same crystalline basement”

        2. 关于“enriched radiogenic isotopic compositions”来源的争论

      2. 讨论安多微陆块的过程：变质记录与其对应的构造环境→安多在与南羌塘/北拉萨碰撞之前，经历过深俯冲过程

      3. 与东非Orogen（EAO）的地球化学亲和性：莫桑比克洋遗迹（通过和现金地球上一些其他的存在莫桑比克洋遗迹的区域比较等等，见下图）

        1. EAO：东/西冈瓦纳convergence，高压变质作用

        2. 碎屑锆石定年数据

          1. …

          2. 古生代地层，拉萨、羌塘、喜马拉雅特提斯具有相似的碎屑锆石年龄→地壳碎片都是环冈瓦纳地壳汇聚系统演化而来的…（下图）

        3. …

      4. 结论：拉萨北部可能具有复合的基底（见下图），包括和新元古代莫桑比克洋有亲缘关系的洋壳，以及与印度克拉通北缘地质相似的大陆基底

    3. 拉萨在晚二叠至三叠期间的复杂造山运动

      1. [前人的认识]由于中特提斯洋（班公-怒江洋）在拉萨北缘的俯冲始于侏罗纪，因此在这之前拉萨没有经历早中生代或更早的汇聚构造运动

      2. [近期研究]

        1. 二叠晚期变质带（如Sumdo eclogite），发生在南北拉萨之间。呈现低温高压特征，…，安第斯型造山运动。

        2. 三叠纪变质带（Sumpo附近）…（更多证据）…同碰撞是/碰撞后的深成岩体（Pluton, 与侵入的火成岩有关？）具有地球化学亲和性

        3. 其他的替代模型

      3. [结论]It is accordingly possible that Lhasa terrane is a single fragment that was separated for a short time by a small ocean basin.

    4. 拉萨在晚白垩的安第斯型造山运动

      1. [时间]：新特提斯洋俯冲，晚中生代，安第斯型；印度欧亚碰撞，新生代，喜马拉雅型

      2. 晚白垩变质作用：高温中压。此外，该时期伴有adakitic charnockites，它形成于高温或超高温（900-950℃，高温火成岩）

        1. HT变质/岩浆活动，预示着大陆边缘扩张脊俯冲（spreading ridge subduction along continental margins）

        2. 当扩张脊段与俯冲带相交时，由于俯冲扩张脊两侧的海洋板块分离，板块窗口打开。在这种情况下，通过板块窗口的软流圈上升流和高热流可以引起上覆地壳岩石的融化，从而产生中长英质岩浆，以及具有adakitic亲和力的岩浆，并导致HT变质岩（麻粒岩相）

      3. 晚白垩火山活动：活跃，岩浆种类包括钙碱性闪长岩、花岗闪长岩和花岗岩，也有埃达克花岗闪长岩。非达克岩和埃达克岩岩浆的共存被认为是洋中脊俯冲的重要证据。

      4. [变质环境特征]：中压，更高的低温梯度~20℃/km（由于扩张洋中脊在下方俯冲）

      5. [Gangdese charnockites流体包体（inclusions）研究结果]：contain dominantly near-pure CO2，这可以被解释为新特提斯洋洋中脊俯冲时，从板片window中，上涌地幔得以释放热量和CO2，造成了高温，以及富含CO2的流体，以用于adakitic charnockite，以及granulite-facies metamorphic rock的形成

      6. 【总结】：

        1. 南拉萨经历了晚白垩高温中压麻粒岩相变质作用，以及大量的弧火山活动（包括HT埃达克紫苏花岗岩，改岩与安第斯型汇聚边界的洋中脊俯冲有关）；

        2. 此外，远离板片窗的地方，俯冲的新特提斯洋洋壳变质为低温高压蓝片岩（blueschist）&榴辉岩，形成年龄100-80Ma

        3. 该安第斯型构造域的特点：typical paired metamorphic belt（成对变质带），它包括俯冲带的低温高压带，以及in the hanging wall（上盘，也就是南拉萨）的同时代的高温中压带

          1. 现代的例子：加利福尼亚州西部，the subparallel, paired Franciscan HP complex and the Sierra Nevada HT belt with calc-alkaline magmatic complex are separated by the coeval Great Valley sequence

    5. 南拉萨地体新生代喜马拉雅型造山运动

      1. [争议]印度-欧亚碰撞开始时间：晚至34Ma，早一些的可能在65-45Ma

        1. 南拉萨：~43Ma记录到大量的岩浆活动与地壳增厚

        2. 新特提斯洋的回撤&断裂，导致喜马拉雅构造域地壳显著增厚并加热 → 变质环境

      2. 俯冲的印度板片的上层被削掉了？（deeply subducted Indian continent was exhumed to crustal depths, resulting in a regional metamorphic overprint of Barrovian-type kyanite-sillimanite series in the High Himalayan sequence）

  • 图片：

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5. Tectonic model of origin and evolution of the Lhasa terrane

  • 总结：

    1. （前任建立构造演化模型的考虑，已有的成果，点明拉萨的重要性）

    2. 提出了拉萨的构造演化模型：

      1. 北拉萨的产生：（各来源的可能性）

      2. 莫桑比克洋俯冲，造山运动，东非造山带的形成

      3. 接上b：（最终东-西冈瓦纳大陆相撞），有莫桑比克洋残留

      4. 冈瓦纳北部造山运动：原特提斯洋俯冲造成的火山活动

      5. 接上d：漫长的原特提斯洋俯冲可能导致了北拉萨&羌塘分离（另一种模型则考虑分离可能是构造逃逸的结果）；（中古生代较长一段时间经历较少的构造活动）；南拉萨从印度大陆上由于rifting脱离开（另一种模型：南拉萨与澳大利亚有联系）

      6. 三叠纪南北拉萨碰撞；南北拉萨本来北古特提斯洋分离

      7. 早白垩：南北拉萨&羌塘安多碰撞：中特提斯洋关闭，大洋板片俯冲方向尚有争议。

      8. 南拉萨晚中生代造山运动：paired metamorphic belt

      9. 新生代印度-欧亚俯冲

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重要引用

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