青藏高原巨厚地壳:生长、加厚与演化

摘要

大陆地壳约占地表面积的40%,其成因与生长,是一个关乎人类生存和资源供给的基础地学问题.人们普遍认为,大洋俯冲通过岛弧拼贴和幔源岩浆底侵形成造山带新生陆壳,大陆碰撞过程只对现存地壳进行再造,不产生新生地壳.青藏高原经历古/新特提斯大洋俯冲和印-亚大陆强烈碰撞,拥有全球最厚的陆壳(65～80km),是研究大陆地壳的形成、生长、加厚、演化与保存的天然实验室.我们研究表明,古/新特提斯大洋的相继俯冲消减,产生多期次的幔源镁铁质弧岩浆(270～66Ma),在弧地壳下部底侵和上部侵位,导致地壳侧向加积和垂向生长并加厚约10km.在同(软)碰撞期(65～41 Ma),印度大陆岩石圈俯冲导致俯冲前缘的洋壳板片回转和断离,诱发软流圈地幔熔融及其幔源岩浆上升侵位,在冈底斯碰撞带形成新生地壳,并导致地壳加厚 6～9km.在晚(硬)碰撞期(40～26Ma),冈底斯碰撞造山带内不同地壳块体(地体)间发生逆冲叠覆,导致中深层次地壳缩短加厚10～20km;在碰撞带的后陆区,印度大陆岩石圈地幔俯冲诱发软流圈沿地幔通道上涌,侵蚀和吞噬地幔岩石圈,并诱发其部分熔融,向地壳注入大量幔源镁铁质岩浆,形成新生地壳,维持高原生长.在后碰撞期(＜25Ma),碰撞带和后陆区均发生地壳伸展与有限减薄,伴有新生地幔组分少量注入和高原陆表强烈剥蚀.粗略估计:形成并保存于大陆碰撞造山带的新生地壳量占整个陆壳的28%,大洋俯冲与大陆碰撞分别为青藏高原贡献了75%和25%的新生地壳.我们提出,青藏高原巨厚地壳的形成发育,实际上是幔源岩浆向地壳注入添加与中下地壳缩短加厚连续或交互作用的结果.伴随大洋俯冲与大陆碰撞,巨厚地壳物质组成发生以新生地壳形成和古老地壳再造为特征的动态演变.镁铁质新生下地壳的大规模重熔与长英质岩浆大量侵位可能是巨厚地壳长英质化的主要机制.