青藏高原冈底斯岩浆弧下地壳中变沉积岩的快速埋藏机制及其大陆弧演化意义

这篇研究揭示了青藏高原南部冈底斯岩浆弧下地壳中变沉积岩（metapelites）与正片麻岩（orthogneisses）的成因机制。通过岩石学、地球化学和年代学分析，发现早白垩世（<120 Ma）弧前沉积物与晚侏罗世（157-140 Ma）岩浆岩在晚白垩世（87-85 Ma）共同经历了高压麻粒岩相变质作用（810-840°C，12-16 kbar）。研究提出弧内构造埋藏（crustal shortening）和逆冲作用（underthrusting）是地表硅质物质进入下地壳的关键过程，为理解大陆弧生长与分异提供了新视角。

　　

地质背景与科学问题

青藏高原南部的冈底斯岩浆弧作为典型的安第斯型大陆弧，记录了新特提斯洋壳北向俯冲的漫长历史。全球范围内出露的深部弧根带普遍含有变沉积组分，但这些岩石的成因及其进入下地壳的机制尚不明确。本研究聚焦于西藏东部冈底斯弧出露的变泥质岩（metapelites）和正片麻岩（orthogneisses），通过多学科交叉分析揭示了大陆弧演化中一个关键但长期被忽视的过程。

样品特征与分析方法

在米林-扎西地区采集的8件石榴石变泥质岩和2件石榴石正片麻岩样品，均呈透镜体状赋存于混合岩化石榴角闪岩中。研究采用电子探针（EPMA）分析矿物成分，X射线荧光（XRF）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定全岩主微量元素，TESCAN综合矿物分析仪（TIMA）进行矿物分布成像，激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）开展锆石U-Pb定年，并运用Perple_X和GeoPS软件进行相平衡模拟。

岩石学与地球化学特征

变泥质岩具有典型的麻粒岩相矿物组合：石榴石（7-19 vol.%）+斜长石（30-44 vol.%）+石英（19-35 vol.%）+黑云母（5-17 vol.%），含少量蓝晶石、钾长石等包体。全岩显示高SiO₂（55-65 wt.%）和铝饱和指数（ASI=1.22-1.52），其Th/Yb（0.9-2.6）和Nb/Yb（2.3-3.4）比值与全球海沟沉积物特征吻合。正片麻岩则呈现钙碱性系列特征，与冈底斯晚侏罗世弧岩浆岩地球化学谱系一致。

年代学与变质演化

锆石核部年龄谱揭示变泥质岩原岩沉积时代<120 Ma，最年轻峰值约120 Ma；正片麻岩继承锆石核给出157-140 Ma的岩浆结晶年龄。变质锆石边部定年显示两者共同在87-85 Ma经历高压麻粒岩相变质，相平衡模拟限定峰期条件为810-840°C/12-16 kbar，对应埋深约50-55 km。石榴石成分环带显示从核部到边部Alm和Prp组分增加、Grs降低的连续演化趋势，记录近等温减压的逆时针P-T轨迹。

构造埋藏机制创新认识

研究提出不同于传统俯冲相关模式的新机制：早白垩世弧前沉积物与晚侏罗世岩浆岩通过弧内缩短和逆冲作用在约25 Myr内快速埋藏至下地壳，估算埋藏速率达2.2 mm/yr。这一过程与晚白垩世（95-80 Ma）冈底斯弧的显著加厚事件同步，当时新特提斯洋板片浅俯冲引发大规模挤压变形，同时地幔来源岩浆底侵（underplating）共同导致地壳垂向增生。

大陆弧演化意义

该研究首次证实构造埋藏是大陆弧地壳再循环（crustal recycling）的高效途径。地表长英质物质的加入显著改变下地壳组成：变沉积岩的V_p（6.09-6.35 km/s）和V_p/V_s（1.73-1.80）低于正片麻岩（6.41-6.55 km/s，1.82-1.84），这种物性差异可能影响弧根带的流变学行为。结合区域资料，提出俯冲侵蚀（subduction erosion）与弧内构造埋藏共同调控着大陆弧的生长与分异，为理解青藏高原巨厚地壳的形成机制提供了关键约束。