近日，国际地学权威学术期刊《Geological Society of America Bulletin》发表了题为“Origin of syn-collisional granitoids in the Gangdese orogen:Reworking of the juvenile arc crust and the ancient continental crust”的研究成果。此项成果由中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室陈龙副教授、中国科学技术大学汤雨微博士、中国科学技术大学赵子福教授和中国科学技术大学郑永飞院士合作完成。

汇聚板块边缘的花岗岩类既可以是地壳岩石(陆壳或洋壳)部分熔融产生的，也可以是幔源基性岩浆的分离结晶产生的。陆壳部分熔融形成花岗质岩石属于对原有陆壳的改造，而洋壳部分熔融形成花岗质岩石或基性岩浆分离结晶形成花岗质岩石则代表陆壳的生长。这种判断主要以地壳岩石的放射性同位素组成为基础，例如，一般认为新生地壳具有正的e_Nd(t)值，古地壳具有负的e_Nd(t)值。西藏南部同碰撞花岗岩类普遍存在正e_Nd(t)值，据此，有学者提出大陆碰撞带是大陆地壳净增长的重要场所的假说。

1. 冈底斯造山带始新世花岗质岩石的Sr-Nd-Hf同位素组成图解

本文通过对西藏南部冈底斯造山带始新世花岗质岩石的锆石U-Pb年龄、Hf同位素、全岩主微量元素、Sr-Nd-Hf同位素和矿物O同位素的综合研究，对这一假说进行了检验。结果表明，根据侵位年龄和地球化学特征，可将这些岩石分为两组。第一组花岗岩SiO₂含量较低，为59.82 ~ 64.41 wt%，侵位于ca. 50 ~ 48 Ma的早始新世; 第二组花岗岩SiO₂含量较高，为63.93 ~ 68.81 wt%，侵位于ca. 42 Ma的晚始新世。早始新世花岗岩类全岩Sr-Nd-Hf同位素组成相对亏损，(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i值较低(0.7044~0.7048)，具有正的e_Nd(t)值 (0.6~3.9)和e_Hf(t)值（6.5~10.5），锆石e_Hf(t) 值从1.6变化到12.1，锆石δ¹⁸O值为5.28 ~ 6.26‰。这些同位素特征与冈底斯造山带晚白垩世基性弧火成岩极为相似，表明其来源于新生基性弧地壳的部分熔融。相对于始新世早期花岗岩，始新世晚期花岗岩的MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、HREE含量较低，K₂O、Rb、Sr、Th、U、Pb含量较高，Sr/Y、(La/Yb)_N比值较高。全岩Sr-Nd-Hf同位素组成较富集，表现为较高的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i值 (0.7070~0.7085)，负的e_Nd(t)值 (-5.2 ~ -3.9)，较低的e_Hf(t)值(0.9 ~ 2.3); 它们的锆石e_Hf(t)值也较低(-2.8 ~ 8.0)，但锆石δ¹⁸O值稍高(6.25 ~ 6.68‰)。 综合分析这些地球化学特征，我们认为新生弧地壳和古陆壳的叠加熔融形成了晚始新世花岗岩类。

图2. 冈底斯造山带始新世花岗质岩石的成因示意图

因此，始新世同碰撞花岗岩类的成分演化表明其岩浆源区由早期单纯的新生岛弧地壳转变成了晚期的新生和古老陆壳的混合物。但是，无论是源自早期新生弧地壳的部分熔融还是晚期混合地壳的部分熔融，冈底斯造山带的同碰撞花岗岩类都是先存大陆地壳再造的产物。因此，它们对大陆碰撞带的地壳生长没有贡献。

Tang, Y. W., Chen, L*., Zhao, Z. F*., & Zheng, Y. F. (2021). Origin of syn-collisional granitoids in the Gangdese orogen: Reworking of the juvenile arc crust and the ancient continental crust. GSA Bulletin.

文章链接：https://doi.org/10.1130/B35928.1