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西藏南羌塘增生杂岩中俯冲反向驱动高压变质岩折返:来自猫耳山大型拆离断层的启示

李典  王根厚  刘正勇  李鹏胜  冯翼鹏  唐宇  李超  李阳  
【摘要】:大洋岩石圈俯冲增生过程中可能伴随着复杂的深部板片运动过程。高压变质岩无疑是记录这些深部过程的良好载体。最近的研究提出,在特定情况下,双向俯冲中占主导的俯冲板块拖曳另一侧板块发生反向运动,从而短板片可能被另一侧长板片拖出。该研究提示我们关注俯冲增生过程中这种可能的"不正常"的板片运动方式,从而客观而全面地剖析碰撞造山带。现有高压变质岩折返模式中,除了俯冲隧道流模式,其余模式均强调单次快速折返。然而,俯冲反向运动导致的折返过程有所不同:对单个高压变质岩来说仍是快速折返,但是对整体高压变质岩带来说,整个俯冲反向期间必然都存在高压变质岩折返,从而形成较长的折返过程持续时间。对上地壳层次的折返相关构造变形的研究有助于揭示上述过程。双向俯冲背景下的俯冲反向导致高压变质岩折返是通过对南羌塘增生杂岩内高压变质岩的研究首次提出的。本文因此选择位于南羌塘增生杂岩最北侧的猫耳山地区,基于地质填图、构造分析和年代学研究,分析其折返相关上地壳构造的地质特征、几何结构、运动方式以及活动时代等关键信息。野外地质填图结果显示,猫耳山杂岩具有类似变质核杂岩的特点。俯冲增生杂岩组成核部,晚古生代地层则分布在其顶部和四周,二者间为拆离断层系统。脆性拆离断层之下为发育于俯冲增生杂岩顶部的韧性剪切带。剪切方向为顶部向南。三维有限应变和运动学涡度测量结果显示该剪切带应变类型为伸长应变,并以单剪应变为主。分形维数和矿物变形行为研究表明,该剪切带变形温度为低绿片岩相到低角闪岩相。氩氩年代学研究显示,该剪切带在约260 Ma处于活动状态。根据本次最新研究结果,结合区域上羌塘中部俯冲增生杂岩的系列地质事实,我们认为猫耳山俯冲增生杂岩是早期俯冲反向过程折返出的俯冲杂岩。根据这一认识,我们推断出俯冲反向的运动速率约为3.5 mm/a,与羌塘中部高压变质岩内已报道的折返速率相当。本文的研究可能为碰撞造山带内高压变质岩的折返机制研究提供新视角。

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