作者:朱弟成(Di-Cheng Zhu)
文章类型
- 解决具体问题
摘要
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山脉的隆起很大程度上受地壳增厚/地幔动力学过程控制(例如,岩石圈拆沉或板块断裂)
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确定了冈底斯弧地壳增厚历史(使用La/Yb ratio)
1.Introduction
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要点:
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前人结果:南青藏高原的高海拔(地壳增厚→均衡→隆起);北青藏高原的高海拔(岩石圈地幔拆沉→补偿)
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未解决的问题:隆起时间在晚白垩纪还是在新生代?构造/岩浆活动的相对贡献比例大概是多少?
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前人研究表明,地球化学指数能够确定古地壳厚度
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假设Airy Isostatic Compensation,就能推测冈底斯山的古高度
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图片:

2.Gangdese Arc and Samples
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总结:
(介绍了研究区域主要地质单元)
冈底斯弧:新特提斯洋沿着拉萨块体南边界北向俯冲,导致a continental arc形成。现在,它表现为大量的冈底斯岩基和Linzizong火山序列
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冈底斯弧侵入岩(the Gangdese/the Transhimalayan batholith):1500km长,20~60km宽
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岩浆活动时间:95-90Ma, 52-48Ma集中活动;18-14Ma广泛但喷出岩浆体积并不很多(岩浆属性为:felsic-dominated plutonism)
(介绍了一些岩石的特性)
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3.Methods and Results
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要点:
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方法简介:长石的分馏(fractionation)增加了长英质熔体中的Rb/Sr比;因此,高Rb/Sr比意味着高度分化(or 分馏fractionated)的岩浆
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长长的综述:
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描述岩浆→岩石过程中的细化过程:
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钙碱性岩石&高La/Yb与Sr/Y比→石榴石残留相(residual phase)
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榴辉岩化洋壳或陆壳 → 熔融 → 产生高La/Yb与Sr/Y比的中间(intermiate)岩浆
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新特提斯洋俯冲后,岩浆活动的两个phase:洋壳熔融 → slab-derived melt与地幔楔橄榄岩的相互作用
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结论:排除两类岩石的使用(the 122–100 Ma high-Mg dioritic samples and the 96–82 Ma intermediate samples)
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安第斯型汇聚边界的地壳厚度与arc lavas的地球化学指标相关
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(相关性的依据)
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问题:相关性在碰撞时和庞庄后的环境中是否使用尚未证实
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结论:(某些时段的岩石样品结果可能会有问题)
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arc basalts(玄武岩)Ce/Y比值& arc intermediate rocks La/Yb和Sr/Y比值的意义:显示了岩浆源区的矿物组合(amphibole + plagioclase + garnet) → 可以用于约束冈底斯弧区域的地壳厚度
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最后,指出本文的主要技术路线:La/Yb,并且给出了结果(下图)
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图片:

4.Discussion
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总结:
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冈底斯弧区地壳厚度随时间的演化:
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70Ma:~37km,但有局部增厚(47±9km,见下图)
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60Ma:~37km,局部可以达到58±10km
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55-45Ma:(58~50)±10km(与60Ma的结果共同考虑,与埃达克岩记录较为一致)
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20-10Ma:68±12km
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冈底斯弧区地壳厚度随时间的演化的机制:
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结构地质学的结果[Tectonic shortening&Crustal Thickening]:>99Ma以及90-69Ma,拉萨腹地可能经历了安第斯式的地壳增厚,由于广泛的褶皱和逆冲断层导致。
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类似的机制可能可以解释冈底斯弧55-45Ma的地壳增厚
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证据1:冈底斯batholith在50Ma左右的地球化学成分反映了印度地壳衍生物质参与
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证据2:特提斯喜马拉雅的folding&thrusting很可能是在55-45Ma间活跃
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证据3:Dala中压变质作用表明,48-45Ma冈底斯弧下20-30km深处的区域存在印度上地壳
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构造缩短可能不是早期地壳增厚(60-45Ma)的原因
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猜测原因:50Ma之前,冈底斯弧已经广泛增厚至(58~50)±10km
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证据1:强烈的褶皱和变形在50Ma前的南拉萨腹地已经开始(峨眉拉古陆冲断层),而不是在冈底斯弧
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证据2:拉萨块体中的early Tertiary Linzizong volcanic sequence的变形很弱
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证据3:没有直接证据表明69-53Ma之间存在收缩,在这一时期,冈底斯岩基内沿拉萨南冲断层推断的地壳缩短量很小
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玄武岩岩浆底侵可能是地壳增厚的一个重要机制(70-45Ma)
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证据1:地球动力学上,70Ma作用新特提斯洋岩石圈回撤(roll-back),以及随后的板片断裂(53Ma),都能够引起大规模的、横跨数百万年的玄武岩浆活动
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证据2:观察到72-65Ma&64-48Ma的岩浆活动南移(镁铁质包体&岩脉;锆石饱和温度);冈底斯岩基在51Ma记录到岩浆活动峰值;特提斯喜马拉雅地区在45Ma左右的洋岛玄武岩型岩浆左右 → 地壳增厚的开始,似乎对应着地幔输入增加的起始
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结果:可能表明岩浆底侵造成了~20km的地壳增厚
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40Ma以来的地壳增厚:
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40-20Ma以及10-0Ma的岩浆间歇&20-10Ma的岩浆体积不多的长英质岩浆活动:镁铁质岩浆加入对地壳贡献在该时期很小了
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构造增厚:印度下地壳的陆内thrusting(逆冲)以及下垫作用(underplating)→40-10Ma,从58±10km增厚到68±12km;10Ma至今,增厚至75-80km
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证据1:在30–24 Ma沿冈底斯逆冲断层和19–10 Ma沿the Great Counter thrust的运动
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证据2:冈底斯岩基30Ma的埃达克岩,35Ma的辉长岩,有负的whole-rock epsilon_Nd(t),这被解释为印度下地壳的北向俯冲造成的
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证据2:和被俯冲的印度大陆沉积物交代的岩石圈地幔
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证据3:拉萨地体南部,莫霍上方15km厚有一个强的速度-深度梯度界面,这可能是印度下地壳下插(25-20Ma)造成的
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对冈底斯山隆起的意义:
- (不关注)
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图片:

5. Broader Implications
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总结:
(总结全文的部分)
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要点:
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在Altiplano-Puna Plateau,地壳厚度与地表高程相关性差,这可能是下地壳致密榴辉岩化的结果(can drag the surface down)
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