新聞動(dòng)態(tài)王軍、王強(qiáng)等-Geology：印度克拉通地幔1100萬年前俯沖到北羌塘地塊之下
青藏高原是印度?亞洲大陸新生代持續(xù)匯聚的產(chǎn)物，其如何吸收約4000公里的大陸匯聚量一直困擾著地質(zhì)學(xué)界?；趥鹘y(tǒng)板塊構(gòu)造理論，大陸巖石圈（特別是克拉通）因密度較低難以像大洋板塊發(fā)生大規(guī)模俯沖，因此大陸之間的匯聚主要通過碰撞邊界的巖石圈縮短和造山作用實(shí)現(xiàn)。這一理論框架下，若縮短量與匯聚量相當(dāng)，則意味著印度大陸并未發(fā)生顯著北向俯沖。然而高原構(gòu)造縮短量的巨大爭(zhēng)議使得印度大陸俯沖距離成為學(xué)界焦點(diǎn)。盡管地球物理探測(cè)試圖揭示印度巖石圈北界，但是不同的全球或區(qū)域?qū)游龀上窠Y(jié)果仍存在顯著分歧。以爭(zhēng)議最突出的藏東地區(qū)為例，有學(xué)者認(rèn)為印度克拉通代表的厚高速體未越過雅魯藏布江縫合帶（圖1E-F），而另一些則認(rèn)為其已超過金沙江縫合帶（圖1A-D）。造成這種爭(zhēng)議的原因可能包括西藏地震臺(tái)站的分布稀疏、不同地震波相和反演算法的使用，以及地球物理方法無法區(qū)分俯沖的印度克拉通和加厚的西藏巖石圈。
中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所王強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)、徐義剛院士并聯(lián)合青海地調(diào)院最近在北羌塘玉樹地區(qū)（距離印度克拉通前緣逆沖斷層~600 km遠(yuǎn)）發(fā)現(xiàn)了一套11Ma的低、中、高硅超鉀質(zhì)火山巖，其中低硅火山巖含有鉀鎂煌斑巖的標(biāo)志性礦物——富鐵白榴石和富鉀堿鎂閃石。這些鉀鎂煌斑巖的206Pb/204Pb低至16.6，?Nd值低至-20，這是首次在青藏高原發(fā)現(xiàn)Pb同位素位于地球等時(shí)線左側(cè)的巖石。全球范圍內(nèi)，此類異常低Pb?Nd同位素特征僅零星見于克拉通環(huán)境的鉀鎂煌斑巖和下地殼麻粒巖，構(gòu)成著名的“第一鉛同位素悖論”（圖2A）。由于克拉通在數(shù)十億年間未經(jīng)歷顯著構(gòu)造?巖漿擾動(dòng)，其低U/Pb和Sm/Nd的下地殼及交代巖石圈地幔有充足時(shí)間形成低Pb?Nd同位素。玉樹鉀鎂煌斑巖三階段Pb同位素增長(zhǎng)的蒙特卡洛模擬及Nd同位素模式年齡表明，源區(qū)富集組分的封閉時(shí)間至少超過27億年（圖3A）。
玉樹超鉀質(zhì)火山巖顯示出隨著SiO2增加以及Mg#和Os降低，Pb?Nd?Os同位素顯著增加，且新鮮白榴石、透長(zhǎng)石和單斜輝石的原位Pb?Nd同位素記錄了與全巖相似的變化趨勢(shì)（圖2）。這表明地殼混染和分離結(jié)晶控制了巖漿同位素變化，而低硅的鉀鎂煌斑巖最接近原始幔源巖漿成分。少量單斜輝石斑晶中出現(xiàn)了溶蝕狀的綠核輝石，這些綠核輝石具有異常高的?Nd和硬玉組分、以及異常低的Mg#（圖2D），結(jié)合輝石壓力計(jì)結(jié)果，表明它們的母巖漿來源于加厚（40–60km）下地殼的基底巖石熔融。這一發(fā)現(xiàn)揭示羌塘東部基底應(yīng)具有比高硅火山巖更高的Pb?Nd同位素組成，與羌塘中部新生代火山巖中麻粒巖捕虜體同位素特征相吻合。因此，羌塘地塊不具備克拉通古老下地殼那種極低Pb?Nd同位素的基底，統(tǒng)計(jì)的中?新生代巖漿巖數(shù)據(jù)也表明羌塘巖石圈在11Ma之前不存在如此低的Pb?Nd同位素儲(chǔ)庫（圖3B）。作為微陸塊或顯生宙島弧地體的羌塘地塊，其相對(duì)較薄的巖石圈無法像克拉通那樣長(zhǎng)期抑制地幔熔融而保持巖漿寂靜，因此缺乏形成極低Pb?Nd同位素儲(chǔ)庫的地質(zhì)條件。所以，長(zhǎng)距離（~600 km）水平俯沖的印度克拉通地幔才是玉樹鉀鎂煌斑巖的源區(qū)。
地表熱流值約束的熱巖石圈厚度也表明藏東玉樹地區(qū)存在巨厚（>200 km）的巖石圈（圖1A）。這次的新發(fā)現(xiàn)表明這種巨厚巖石圈不是加厚的西藏巖石圈，而是水平俯沖的印度克拉通（圖4）。通過篩選符合本研究結(jié)論的地震層析成像模型發(fā)現(xiàn)，高原中北部高熱流區(qū)與南、東、西部低熱流區(qū)存在顯著地形差異：前者地勢(shì)相對(duì)平坦，而后者地形起伏較大。考慮到加厚地殼熔融可通過流變學(xué)弱化作用促進(jìn)地形夷平，本研究認(rèn)為東西向差異俯沖的冷印度克拉通塑造了現(xiàn)今高原地形（圖4）。相關(guān)研究成果已發(fā)表在國際地質(zhì)學(xué)著名刊物Geology上，該研究受國家自然科學(xué)基金、第二次青藏科考和深地國家科技重大專項(xiàng)的聯(lián)合資助。
論文信息：Wang J., Xu C.B., Wang Q.*, Hawkesworth?C.J.*, Xu Y.G., Tang G.J., Wyman D., Kerr A.C., Wang B.Z., Liu J.H., Li W.F., Li S.P., Qi Y., Li J., Xiao Z., Wang C.T., 2025, Indian cratonic mantle beneath northern Qiangtang in eastern Tibet 11 Myr ago.
論文鏈接：https://doi.org/10.1130/G52845.1
圖1.穿過研究區(qū)（黃色五角星）剖面的多個(gè)全球和區(qū)域P波層析成像結(jié)果
圖2.玉樹11Ma鉀鎂煌斑巖、中硅和高硅超鉀質(zhì)火山巖及其礦物的同位素組成
圖3.玉樹鉀鎂煌斑巖鉛同位素增長(zhǎng)的蒙特卡洛模擬結(jié)果以及羌塘、拉薩巖漿巖同位素
圖4.印度克拉通東西段水平俯沖和內(nèi)部撕裂以及西藏巖石圈拆沉誘發(fā)的巖漿作用
