西北大学科技创新动态丨“岩石探针”揭示海神特提斯与海陆演化之谜

西大科研 2022-05-03 10:22

以下文章来源于中国地质学会主办期刊 ，作者地质学报编辑部

“特提斯(Tethys)”是希腊古神话中海神的名字，后来地质学家借用“Tethys”这个名字来代表地球历史上出现的海洋。最开始主要代表古地中海，它是处于非洲-印度大陆与欧亚大陆之间的广泛海域。随着研究的深入，地质学家们已经用这个概念来泛指地球历史时期出现的各个阶段的海洋系统，也借此为窗口揭示地球历史上显生宙以来的海洋-陆地演化过程。在现今的亚洲板块，特别是在中国区域范围内，发育了多样性丰富的岩石类型，与特提斯演化相关的岩浆岩类型最为丰富。这些岩浆岩记录了特提斯演化过程中从冈瓦纳超大陆裂解到盘古大陆聚合-裂解，再到如今欧亚大陆聚合时期的关键地质信息，包括物质组成以及壳幔热状态的变化。

深入研究从中国西部特提斯域中广泛发育的花岗岩类，我们发现：在前特提斯阶段，扬子西缘普遍发育了从ca. 870 Ma到ca. 740 Ma的岩浆作用，记录了罗迪尼亚活动大陆边缘的俯冲过程，从俯冲板片起源的流体、沉积物熔体以及洋壳熔体对地幔楔的交代改造作用，并经历了一个早期热幔冷壳到晚期热幔热壳的深部物质热状态演化过程；在原特提斯阶段，普遍发育于喜马拉雅-青藏高原造山系统的早古生代岩浆岩记录了冈瓦纳大陆聚合过程中三阶段岩浆事件（图1），从安第斯型活动陆缘背景下强烈壳幔相互作用，到陆-陆碰撞背景下的广泛壳内熔融，再到陆内伸展背景下又一次强烈的地幔物质与地壳物质的相互作用过程。

图1 喜马拉雅-青藏高原造山系统早古生代岩浆事件

与构造热演化图

在古特提斯阶段，秦岭造山带三叠纪花岗岩记录了华北和扬子板块聚合过程中陆壳俯冲背景下发生广泛的岩石圈地幔、下地壳和俯冲陆壳物质熔融并引起相互之间的物质交换过程（图2），显示出其在陆壳俯冲背景下软流圈物质上涌导致地幔和地壳物质处于持续热的状态；在中-新特提斯阶段（图3），发育于青藏高原东南缘腾冲地块的早白垩世岩浆作用主要记录了班公-怒江中特提斯闭合过程中，在ca. 130 Ma再循环的俯冲沉积物交代上覆地幔楔，随后在ca. 122 Ma随着板片后撤断裂深部动力学过程的进行发生了软流圈物质上涌引起从地幔到地壳的广泛物质熔融事件。

图2 秦岭三叠纪岩浆事件与构造热演化图

到了晚白垩世-早新生代时期，新特提斯洋板片从平坦的低角度俯冲转向深的高角度俯冲，进而发生了印度板块与欧亚板块之间的初始接触碰撞，这一地球动力学过程生成了一系列活动大陆边缘弧岩浆，包括晚白垩世具有明显陆壳高度物质演化特征的钾玄质闪长岩、高钾钙碱性花岗岩和花岗闪长岩，早新生代表现出原始地幔物质与演化的大陆地壳物质进行强烈的混合交互作用，产生钙碱性到高钾钙碱性系列的岩浆作用，此时的地幔与地壳都经历了一个持续的热状态。

图3 青藏高原东南缘腾冲地块早白垩世-早中生代

岩浆事件与构造热演化图

这些发现为我们更好的理解从前特提斯演化阶段到新特提斯演化阶段这一地球历史时期海洋-大陆的演化过程、洋-陆格局，及其所经历的地幔与地壳物质的相互作用、组分变化以及热状态的变化，提供了一个新的窗口和视角，为我们理解整个地球历史时期地球的运行状态作出了新贡献。

但是，我们也要认识到这些数据和认知还是相对有限的，至于为什么地球历史上会发生多阶段，类周期性的大陆聚合与裂解，以及洋-陆格局的不断变化？地球内部壳幔物质相互作用的机制，热状态的变化机制是什么？这些都还需要进一步的探究。路漫漫其修远兮，还需要更多更优秀的科学家一起来解开地球运行演化的谜题。

以上内容以“Granitic Magmatism in Eastern Tethys Domain (Western China) and their Geodynamic Implications”为题于近日在地质学报发表，我校地质学系赖绍聪教授为第一作者和通讯作者。地质学报（英文版）是中国科协公布的地质学领域高质量科技期刊目录国内T1级期刊，该文章是地质学报开展的百年纪念系列论文约稿文章。

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