李旺超、王強等-EPSL:喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)榴輝巖相變泥質(zhì)巖揭示印度-歐亞板塊約50 Ma同步碰撞過程
印度板塊與亞洲板塊的碰撞是顯生宙以來最受矚目的構(gòu)造事件之一,其精確的初始碰撞時間對理解青藏高原隆升、全球氣候變化及大陸變形機制至關(guān)重要。然而,橫跨2500公里的印度-亞洲碰撞帶究竟是同時閉合還是自西向東穿時閉合,長期以來備受爭議。尤其在喜馬拉雅造山帶東段,由于缺乏可靠的榴輝巖相變質(zhì)年代數(shù)據(jù),使得這一關(guān)鍵區(qū)域的碰撞時間始終模糊不清。
針對這一難題,中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所李旺超博士后、王強研究員等與牛津大學(xué)Richard M. Palin博士在雅魯藏布江縫合帶最東端——南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)魯朗地區(qū)(圖1)開展深入工作,發(fā)現(xiàn)了榴輝巖相石榴多硅白云母片巖,通過該巖石的系統(tǒng)研究精細厘定了該區(qū)初始碰撞相關(guān)的高壓變質(zhì)P-T-t軌跡,為探討喜馬拉雅碰撞的精細過程提供了新的證據(jù)。

圖 1.喜馬拉雅造山系地質(zhì)概略圖。展示了與喜馬拉雅碰撞相關(guān)的超高壓/高壓/中壓變質(zhì)巖的位置及其變質(zhì)年齡。
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研究顯示,魯朗榴輝巖相變變泥質(zhì)巖中的石榴石具有清晰的環(huán)帶結(jié)構(gòu),記錄了進變質(zhì)至退變質(zhì)的完整演化歷史。結(jié)合礦物組合和相平衡模擬,確定其峰期變質(zhì)條件為約1.5 GPa、590 °C(圖2),對應(yīng)深度約50公里。對石榴石邊部獨居石包裹體及變質(zhì)鋯石邊部的定年獲得了47–43 Ma的變質(zhì)年齡(峰值為47 Ma),結(jié)合獨居石和鋯石的稀土元素特征,證實了47–43 Ma為榴輝巖相高壓變質(zhì)主期年齡。這一年齡與西段Tso Morari(峰值為47–43 Ma)、Kaghan(峰值為47?Ma)的高壓–超高壓變質(zhì)年齡以及中段東邊Yardoi穹?。ǚ逯禐?7 Ma)的中壓變質(zhì)年齡一致。Sr-Nd同位素特征及稀土配分模式表明,魯朗榴輝巖相變泥質(zhì)巖源于印度大陸邊緣沉積物而非拉薩地塊或增生楔。結(jié)合俯沖速率及變質(zhì)滯后時間(1–4 Ma),推斷印度板塊在魯朗地區(qū)的初始俯沖發(fā)生于50?±?2 Ma,與喜馬拉雅造山帶西段和中段的初始俯沖時間一致,說明印度–亞洲大陸初始碰撞在整個喜馬拉雅帶(西、中、東)為同步發(fā)生(圖3)。

圖 2. 魯朗地區(qū)高壓石榴石-云母片巖的鋯石和獨居石年齡以及重建的 P–T–t軌跡。?
盡管碰撞時間一致,不同區(qū)域的變質(zhì)特征揭示出印度板塊俯沖深度存在顯著差異:西段發(fā)生超高壓變質(zhì),指示陡傾俯沖;魯朗高壓變質(zhì)巖指示中等深度俯沖;而中段東邊部僅表現(xiàn)為中壓變質(zhì),暗示低角度俯沖。這種空間變化可能與新特提斯洋閉合時的俯沖帶傾角變化、匯聚速率差異或巖石圈強度不均有關(guān),造成印度板塊在不同區(qū)段“扎入”地幔的深度各異(圖3)。

圖3. 印度-亞洲碰撞帶相關(guān)的變質(zhì)巖年齡、分布及以此推測的構(gòu)造演化示意圖。喜馬拉雅造山帶從西至東(近乎)發(fā)生了同步碰撞,在約 47 Ma萬年時有三種可能的地球動力學(xué)模型解釋喜馬拉雅造山帶變質(zhì)作用的變化(未按比例繪制)。
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本研究首次在喜馬拉雅最東端提供了精確的約47 Ma高壓變質(zhì)年代學(xué)證據(jù),填補了區(qū)域空白,并通過沿造山帶系統(tǒng)對比,有力地支持了印度–亞洲碰撞為約50 Ma的同步碰撞模式。這一發(fā)現(xiàn)為厘清大陸碰撞的動力學(xué)過程與時空演化提供了重要地質(zhì)依據(jù)。
相關(guān)成果發(fā)表于國際知名地學(xué)期刊《Earth and Planetary Science Letters》,研究受國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體項目(42021002)、國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年項目(42222204)、國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項目(C類)(42402049)及中國博士后科學(xué)基金(2023M743502)聯(lián)合資助。
論文信息:WangChao Li?(李旺超), Qiang Wang*(王強), Richard M. Palin, Long Zhang(張龍), XiuZheng Zhang(張修政), Weiwei Xue(薛偉偉), Tongyu Huang(黃彤宇), Erkun Xue(薛爾堃).?(2025). New pressure-temperature-time constraints on initial India-Asia collision from Eastern Himalayan Syntaxis eclogite-facies metamorphic rocks. Earth and Planetary Science Letters, https://doi.org/10.1016/j.epsl.2025.119547

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