藏南冈底斯岩浆带研究进展与展望

孟元库，袁昊岐，魏友卿，张书凯，刘金庆

山东科技大学 地球科学与工程学院 大陆动力学研究中心，青岛 266590

弧型岩浆岩是了解板块俯冲和碰撞最为理想的素材（Durkin et al., 2020）。与板内岩浆不同的是，弧型岩浆具有自己独特的地球化学信号和特征。现有的理论研究揭示，弧型岩浆岩主要分为两大类，即洋岛型和大陆边缘型。与洋岛型相比，大陆弧型岩浆岩通常分布规模巨大，并且在地球化学上主要为中—高钙碱性，并且岩石类型通常较为复杂，除了花岗质岩石外，还分布有少量超基性—基性杂岩体。而洋岛型岩浆岩通常岩性组成较为单一，在地球化学上通常为富钠而贫钾，具有较低地La/Yb和Th/Yb比值（Condie, 1989），属于中—低钙碱性系列。与板内岩浆相比，弧型岩浆岩最为典型的特征是富水，通常花岗质岩石普遍含有角闪石和黑云母等富水矿物，而镁铁质岩石通常以角闪辉长岩和角闪石岩为主，矿物组成上，长石主要以富钙的拉长石和培长石为主，进一步表示了在弧岩浆形成的过程中，伴随洋壳的俯冲，大量水的加入，导致PH2O压力升高，降低了An-Ab二元系的液相线和固相线温度，结晶出高An牌号的斜长石（Sisson and Grove, 1993）。因此，对弧型岩浆岩开展系统性的研究对理解板块俯冲的起始时限和板块俯冲方式具有非常重要的启示意义。与世界上其他著名的大陆弧岩浆岩带一样（比如安第斯弧），冈底斯岛弧带是了解新特提斯洋俯冲，大陆生长、再造和后期碰撞造山最为理想的天然场所（图1）。因此，对冈底斯岛弧带持续和深入的研究必将推进青藏高原地质学整体上的研究水平。印度—亚洲大陆的碰撞是地球上新生代早期最为壮观的地质事件（许志琴等，2007），两大陆的碰撞形成了现今地球上最高、最厚和最新的高原—青藏高原（Kapp and DeCelles,2019）。青藏高原也被称之为世界“第三极”，她的形成与演化一直是地学界研究的热点，虽已持续百余年，然而时至今日研究热度依然不减。第二次青藏高原综合科学考察研究的启动将青藏高原的地学研究又推到了一个新的高潮。大量的研究揭示，青藏高原之前并不是一个完整的大陆地块，而是由众多微陆块自显生宙以来经过长期的拼贴、碰撞而形成的复合型大陆块体（Kapp and DeCelles,2019）。因此，青藏高原也被称之为造山的高原（许志琴等，2007）。青藏高原从南到北主要由喜马拉雅地体、拉萨地体、羌塘地体、松潘甘孜地体和昆仑—柴达木地体组成（图1）（Yin and Harrison,2000）。

图1 青藏高原大地构造简图（据Yin and Harrison, 2000）Fig. 1 Sketch showing the tectonic configuration of the Tibetan plateau (after Yin and Harrison, 2000)

拉萨地体位于青藏高原腹地，夹持于印度河—雅鲁藏布江缝合带（IYZSZ）和班公湖—怒江缝合 带之 间（BNSZ）（Yin and Harrison, 2000）（ 图1），它记录和保留了新—中—古特提斯洋演化和印度—欧亚板块以及拉萨—羌塘地体碰撞的关键信息，是研究和了解板块构造理论最为理想的天然实验室。研究发现，拉萨地体具有特殊的岩石地球化学特征以及大地构造属性（Hou et al., 2015; 张泽明等，2018, 2019），特别是松多榴辉岩的发现暗示了拉萨地体可能不是一个构造单一的陆块（Yang et al., 2009; 马绪宣等，2021），很可能是一个经历了多期次构造演化的复合拼贴地体。根据区域性断裂、岩石组合以及超高压岩石的分布特征，拉萨地体由南向北可以分为三个性质不同的亚陆块（sub-terrane），即南拉萨地体、中拉萨地体和北拉萨地体（Zhu et al., 2011a）。三个亚陆块从南向北分别被洛巴堆—米拉山断裂（LMF）和狮泉河—纳木错蛇绿混杂岩带分隔（SNMZ）（图2）。然而最新的研究显示，拉萨地体的岩浆岩具有特殊的锆石Hf同位素分布特征。按照该构造单元划分，中拉萨和北拉萨地体东段地区火成岩中锆石以富集的Hf同位素组成为主（εHf(t)＜0），暗示了其来源于古老地壳物质的再循环；而南拉萨和北拉萨地体大部分地区火成岩中锆石则具有异常亏损的Hf同位素组成（εHf(t)＞0），呈现新生地壳的性质（Hou et al.,2015）。简单的根据区域性断裂或者混杂岩带，将拉萨地体分为三个性质不同的亚陆块的合理性仍然值得推敲，更多的细节需要进一步去挖掘。

图2 拉萨地体火成岩锆石Hf同位素分布等值线分布图（修改自张立雪等，2013）Fig. 2 Contour map of zircon Hf isotopic distributions of igneous rocks in the Lhasa terrane

南拉萨地体即狭义的冈底斯岩浆岩带，位于印度—雅江缝合带（IYZSZ）和洛巴堆—米拉山断裂之间（LMF）（图2），主要由中晚三叠世—中新世的复式花岗岩基和同时代的火山—沉积地层组成（叶巴组、雄村组、桑日群、林子宗群等）（Chung et al., 2003; Ji et al., 2009; Tafti et al., 2014; Kang et al.,2014; Wang et al., 2017a, 2019a, b; Wei et al., 2017,2020; Lang et al., 2018; Liu et al., 2018; Meng et al.,2019a）。冈底斯岩浆岩带的研究始于20世纪60年代（常承法和郑锡澜，1973），至今已有50余年，取得了丰硕的科研成果。这些成果为全面理解冈底斯造山带和新特提斯洋的演化提供了最基本的地质资料和理论依据。虽然冈底斯岩基的研究取得了长足的进步，获得了一大批高质量的同位素年代学和地球化学数据，但是冈底斯岩浆岩带绵延上千公里（图1），与国外大型的复式岩基相比（比如北美西部的内华达岩基、海岸山岩基和南美西部的安第斯岩基等）其研究程度还明显不够（特别是研究深度和广度上），目前的研究主要集中在公路沿线（公路地质）、大型矿区（比如驱龙、甲玛、雄村等矿区）或者交通较为便利的区域，而冈底斯带高海拔区域以及交通不便的地区研究程度仍然较低。其次，目前的研究主要以花岗岩类和中酸性火山岩为主，而对冈底斯带中零星分布的镁铁质岩石的研究程度较低（Ma et al., 2013a, b, 2018a, b; 邱检生等，2015；Wang et al., 2017b; Meng et al., 2016a）。在研究方法上也较为单一，主要以岩石地球化学和放射性同位素Sr-Nd-Hf为主，而非传统稳定性同位素（比如Mg-O-Li-Mo）的研究则较为薄弱。

本文主要对冈底斯带的火成岩进行了归纳总结，对于冈底斯带的含矿斑岩和变质岩的详细归纳和总结见郑有业等（2007），Wang等（2015a, b,2018）和张泽明等（2018, 2019），本文不再进行重点赘述。通过梳理与冈底斯带研究相关的文献资料，归纳出以下尚未解决或者存在较大争议的基础性地质问题，为我们进一步研究冈底斯带形成与演化指明方向（抛砖引玉），并引起更多学者的关注，进一步把冈底斯岩浆弧的研究推向更加深入和广阔的天地。

1 研究进展及相关科学问题梳理

1.1 冈底斯带花岗质岩石成因的精细化研究有待提高

花岗质岩石是冈底斯带的主要岩石类型（Ji et al., 2009; 纪伟强，2010；徐旺春，2010）。冈底斯带花岗质岩的主体分为俯冲期（＞55 Ma）和碰撞期（＜45 Ma）。这些花岗质岩石主要以大型岩基和岩株的形式产出。前期的研究重点主要关注冈底斯带花岗质岩石演化的动力学过程和源区特征，而对花岗质岩石的精细化成岩过程缺乏系统性研究。近期，Meng等（2020）采用高精度的SHRIMP II测年技术对南木林地区的花岗质岩脉进行研究后发现，该岩脉并不是壳源岩浆一次性部分熔融的产物，而是经历了一个脉冲式的成岩过程，成岩期前后长达8 个百万年。因此，这启示我们冈底斯带的花岗岩基和大中型岩株也经历了一个多期次脉冲成岩的过程，即大型的岩体通常是多次累积组装的过程，而非一次结晶成岩（“大水缸”式的成岩过程）。虽然前人对冈底斯带的花岗质岩石开展了大量的研究，然而新的研究模式和思路却相对缺乏。近期，花岗岩晶粥储库模型（mush model）显示，一个岩体是多次累积组装（incremetal assembly）而成的，对传统的“大水缸模型”或岩浆分异演化模型，即大多数侵入体均是单一的岩浆房储库固结而成的模式提出了挑战（马昌前等，2020）。最新的晶粥模型也得到了地球物理证据的支持。通常岩浆中熔体的含量对地震Vp具有非常大的影响，比如上地幔中熔体含量如果达到了2%，就可以使得地震波Vp速度降低约7%，Vs降低16%（Hammond and Humphreys, 2000）。然后，通过对大量活火山地区开展地球物理探测（比如美国黄石公园），发现活火山深部并不存在以熔体为主的大型岩浆房，而是主要以晶粥体的形式为主（图3a, b）。近期，Cashman等（2017）提出了多层岩浆储库的模型，这就暗示了一个大型的花岗岩体或者岩基是多层岩浆系统反复聚积而成（图3b-d）。野外调查中也发现花岗岩体中通常分布有宽窄不一的细脉（图4a, b），对这些细脉进行追踪，通常表现为典型的无根型构造，这就暗示了这些脉体并非宿主岩体成岩后侵入而来的。此外，野外调查还发现，这些脉体是零散的，不具有统一的方向性，这与区域伸展所形成的脉体截然不同。通过锆石U-Pb定年（未发表数据），发现这些细脉和花岗体具有近乎一致的结晶年龄（比宿主岩体稍微年轻一些），可能代表了晶间熔体聚集的产物。另外，美国犹他州的分支岩墙和岩席的关系也表明了岩墙到岩席的形成是一个渐进累积的过程，这充分与理想中的模型完全一致（图4c），进一步佐证了一个大型岩浆房可能是一个多次叠加累积的过程。此外，笔者在对青岛地区的花岗岩进行野外考察时也发现不少花岗岩体的长石具有明显环斑结构，通常表现为多圈层结构，表现为钾长石—斜长石—钾长石—斜长石的复杂成分环带结构（图4d）。这种结构就暗示了岩浆房中熔体成分的变化和晶粥体多次活化再生长的过程，即存在不同岩浆之间的相互作用或者不同成分岩浆对流混合的过程（Couch et al., 2001; 马昌前等，2020）。因此，对冈底斯带的花岗岩运用晶粥模型开展精细化研究非常具有必要性，这对进一步细化和了解大陆地壳生长和演化机制具有重要的意义。同时，这也要求对花岗岩的研究不能仅仅停留在年代学和粉末地球化学的阶段，应该更加重视野外岩体的岩相学特征和矿物的精细化结构特征，进一步深化对大陆地壳形成和演化过程的理解。

图3 （a）岩浆储库和岩浆房（熔体）的关系；（b）岩浆通道系统模型（据Cashman et al., 2017修改）；（c-d）从岩墙到岩床以及最后形成大的侵入体示意图（据Menand 2008和Bartley et al., 2006修改）Fig. 3 (a) Relations between a magma reservoir and a magma chamber; (b) a magma channel system model (modified from Cashman et al.,2017); (c-d) cartoon showing a continuous process for forming magmatic dike, magmatic sill, and late-stage giant magmatic intrusion assembly (modified from Menand 2008 and Bartley et al., 2006)

图4 （a-b）冈底斯岩基中花岗质岩体中的细晶岩脉（晶间熔体聚积的产物），岩体分别为石英闪长岩和黑云母花岗岩；（c）美国犹他州亨利山分支岩脉和岩席（图片据Menand, 2011）；（d）苏鲁造山带早白垩世花岗岩中的长石环斑结构Fig. 4 The felsic dikes of the granitoid rocks (products of inter-crysal melts); (a) quartz diorite and (b) biotie granite; (c) magmatic dyke and related magmatic sill (picture is from Menand, 2011); (d) rapakivi texture of the early Cretaceous granite in the Sulu orogenic belt

1.2 冈底斯带中段南缘辉长岩类的时空分布及岩石成因机制

传统的观点认为，冈底斯带南缘的辉长岩类主要形成于始新世，是印度—亚洲板块主碰撞期的产物（Dong et al., 2005; Mo et al., 2005, 2008; 董国臣等，2008; Wang et al., 2019a）；而近期研究得出，冈底斯带中段部分辉长岩、玄武岩杂岩体形成时代为中—晚三叠世（～245～212 Ma）到早侏罗世（～180 Ma） （邱检生等，2015；Meng et al., 2016a; Wang et al., 2016,2017b; Ma et al., 2018a）。在空间归属方面，一部分学者根据地球物理异常、区域性断裂、岩性组合和分布规模等特征，认为冈底斯带中段南缘（谢通门—曲水段）的辉长岩类及其相伴生的镁铁质岩体应归属于雅鲁藏布江蛇绿岩套，不属于冈底斯岩基（侯增谦等，2001；高永丰等，2003）。另外一部分学者根据岩石学和地球化学特征认为它们属于冈底斯岩浆带的一部分，和雅鲁藏布江蛇绿岩没有成因上的联系（李才等，2003；董国臣等，2008；Ma et al., 2013a, b; 邱检生等，2015；Meng et al.,2016a; Wang et al., 2017b, 2019a, b, c），是新特提斯洋俯冲和印度—亚洲碰撞过程中形成的，在地球化学上具有典型的俯冲带或者弧型火成岩的特征。

野外考察中不难发现，冈底斯带中段南缘的花岗岩类中普遍发育有暗色镁铁质微粒包体（MME）。这些暗色镁铁质微粒包体的形成时代横跨早侏罗世—始新世（Dong et al., 2005; Mo et al., 2005; 董国臣等，2008；邱检生等，2015；Meng et al., 2016b;Ma et al., 2017a, b, c; Wang et al., 2017b, 2019; Meng et al., 2019a; 马绪宣等，2020）。然而，这些MME的成因仍然存在以下几种观点：（1）暗色镁铁质包体（角闪石型）直接来自中基性的岩浆（金成伟，1986）；（2）暗色镁铁质包体主要形成于岩浆不混溶，少量形成于岩浆混合的淬冷过程（谭富文和刘朝基，1992）；（3）暗色包体是岩浆早期结晶的产物（Niu et al., 2013）或者包体可能和寄主岩石是分离结晶的（江万等，1999）或岩浆混合的产物（mixing）（Ma et al., 2016, 2017a, b; Wang et al.,2015a, b, 2017b, 2019a; Meng et al., 2019a）。此外，这些MME与其南缘零星分布的辉长岩类之间有何关系，是辉长质岩浆和花岗质岩浆混合的产物，还是另有成因？如果为混合成因，辉长质岩体是否代表了MME的基性端元？目前，这些问题仍然缺乏系统的研究（特别是定量计算），尚无定论。辉长岩类和花岗岩类的接触关系为侵入接触关系（邱检生等，2015; Meng et al., 2016a）还是断层接触（Yin et al., 1994; 侯增谦等，2001）仍然存在异议。

前期冈底斯带大量的研究多集中于对暗色包体源区和混合过程的研究，而对包体混合成岩过程中所反映的大地构造属性和岩浆动力学的关系却没有很好地衔接。近期，马绪宣等（2020）对曲水岩基中的暗色包体进行详细的研究后，认为暗色包体中角闪石的显微结构能很好的反应岩体形成和演化的过程。根据包体的矿物学特征，马绪宣等（2020）认为曲水花岗岩基经历了双重岩浆作用，早期的基性和酸性端元的混合，晚期是混合后的中性熔体上升爆破并与酸性岩浆继续混合，形成最终的曲水岩基。因此，对岩浆中暗色包体开展精细化的研究，不但能确定岩浆源区，而且能更好地厘定岩体形成的精细化动力学过程，并对构造—岩浆体制提出约束。

冈底斯带中段南缘的基性岩侵入体是否普遍遭受到了壳源物质的混染也缺乏系统性研究。大量的研究显示，冈底斯带的花岗岩类均具有非常亏损的Sr-Nd-Hf同位素组成，它们显示出和来自亏损的幔源岩浆相似的同位素组成（董国臣等，2008；纪伟强，2010；徐旺春，2010；邱检生等，2015; Meng et al., 2016a, b; Wang et al., 2017b,2019a, b），甚至部分花岗岩显示出比所含的暗色镁铁质包体更加亏损的同位素组成（即出现同位素倒转现象）（Meng et al., 2019a, 2020）。由于冈底斯带中的花岗质岩石普遍是新生地壳部分熔融的产物，具有亏损的同位素组成，因此来自幔源的基性岩浆遭受到了冈底斯带壳源岩浆的（花岗岩类）的混染，传统的放射性同位素Sr-Nd-Hf也难以进行甄别，无法识别幔源岩浆是否真正遭受到了壳源岩浆的混染。因此，在加强传统野外地质基础研究的前提下，使用非传统稳定同位素示踪（比如Li-B-Mg-O-Mo同位素示踪），对深入了解基性岩源区的演化与壳幔作用的过程和方式提供了新方法和新思路。

大量的研究已经证实，冈底斯带南缘的前新生代镁铁质岩石（＞55 Ma）（玄武岩和辉长岩）是新特提斯洋俯冲过程中上覆地幔楔部分熔融的产物，均具有非常亏损的Sr-Nd-Hf-Pb地球化学特征（Ma et al., 2013a, b, 2015; Kang et al., 2014; 邱检生等，2015； Wang et al., 2016, 2017b; Meng et al., 2016a,2020; Wei et al., 2017; Ma et al., 2018a）。与前新生代的镁铁质岩石相比，冈底斯带新生代（自始新世时）的镁铁质岩石同位素组成则逐渐富集起来（Ma et al., 2017b），到了中新世时冈底斯地区已经出现了同位素极端富集的钾质—超钾质火山岩（Liu et al.,2015, 2017）。虽然大量的工作已经开展，但是目前关于新生代镁铁质岩石富集同位素组分的来源仍然不清楚，现有的认识认为可能来自于北向继续俯冲的印度古老陆壳或新特提斯洋的俯冲沉积物（Guo et al., 2013, 2015; Huang et al., 2015a; Liu et al., 2015）。

1.3 印度—亚洲大陆碰撞前（新特提斯洋俯冲期），冈底斯带地壳生长的过程和深部动力学机制仍不清楚

冈底斯岩基的主体形成于古新世—始新世（65～40 Ma）（莫宣学等，2009；纪伟强，2010；Zhu et al., 2011a, 2015; Zhou et al., 2018），因此部分学者认为冈底斯地区地壳生长主要形成于同碰撞（syn-collision）或者后碰撞（post-collision）过程中的垂向生长（Mo et al., 2007, 2008; Wen, 2007;Ji et al., 2009; Zhu et al., 2013）。然而，同碰撞或者后碰撞地壳生长的模式很难去解释前新生代冈底斯岩浆带的岩石具有亏损放射性同位素组成的特征（马林，2013）。由于冈底斯地区中生代早期的岩浆事件不断被识别和厘定，有些学者认为冈底斯地区地壳生长可能开始于中晚三叠世（Ji et al., 2009;Wang et al., 2016; Meng et al., 2016a, b），甚至少数学者认为冈底斯地区陆壳最早形成于晚太古代至早元古代，从新元古代（～1.0 Ga）开始快速生长，并指出冈底斯地区地壳主体形成于中生代之前，而非传统认为中生代之后（Ma et al., 2019）（图5）。锆石的Hf同位素显示，冈底斯地区的地壳以新生地壳为主，这暗示了冈底斯地区曾经发生过大规模的地壳生长。冈底斯带从中—晚三叠世到新生代早—中期，经历了较为复杂的构造演化，期间经历了新特提斯洋板片的高角度俯冲、平板俯冲、板片后撤、洋脊俯冲、板片撕裂、板片断离和印度—亚洲板块碰撞等重要的构造—岩浆地质事件（Wen et al., 2008a, b; Ji et al., 2009, 2016; Zhang et al., 2010;王莉等，2013；Liang et al., 2016; Ma et al., 2015; Xu et al., 2015; Wu et al., 2018; 张泽明等，2018, 2019；Meng et al., 2019a, b, c, 2020）。这些重要的构造事件直接导致了冈底斯地区大规模的地壳生长、地壳侵蚀（erosion）和地壳再造（reworking）。通常幔源岩浆的贡献是地壳生长的内在因素，而放射性同位素亏损的花岗质岩石通常是幔源物质或者新生地壳再造和再循环的产物而已，对地壳的生长几乎没有贡献（Ma et al., 2019）。此外，大陆岛弧带往往作为正地形（是弧前和弧后盆地的主要物源供应区），是汇聚型板块边缘的主要构造单元侵蚀带。因此，显生宙以来汇聚板块边界的净生长量才对地壳的生长具有贡献。因而，定量估算大陆岛弧侵蚀量和垂向生长量之间的净生长量才是今后更应关注和研究的重点。与大规模的花岗岩相比，冈底斯带幔源岩浆的露头非常稀少，这暗示了冈底斯地区可能经历了大规模的剥蚀，导致冈底斯地区的地壳净生长没有想象中的大，甚至净生长率可能为负（幔源岩浆贡献率＜剥蚀量）。因此，冈底斯地区地壳生长和侵蚀的研究（低温热年代学的U-Th-He技术）将是今后研究的重点和热点，而花岗质岩石亏损的同位素特征更多的是对母岩浆的继承，即新生镁铁质岩浆的再造（reworking）和循环（recycling）是花岗岩和花岗质陆壳形成的内在因素。

图5 冈底斯地区地壳分异演化曲线图（据Ma et al., 2019修改）Fig. 5 Fractionated and evolutionary curve of the crust in the Gangdese region (modified from Ma et al., 2019)

1.4 冈底斯地区地幔储库的性质和演化细节仍然不清楚

冈底斯地区先后经历了新特提斯洋俯冲、印度—亚洲板块碰撞以及后期印度板块俯冲等一系列复杂的地质构造事件（许志琴等，2007；Zhu et al., 2011a; Ma et al., 2015, 2019；张泽明等，2018,2019）。这些构造事件对冈底斯地区地幔结构、组成和成分的改变起到了决定性的作用（Mo et al.,2007, 2008; 莫宣学等，2009; Ma et al., 2017a, b, c）。大量的研究显示，冈底斯带经历了漫长的演化过程，然而对冈底斯地区地幔演化的动力学过程以及细节仍然存在着激烈的争论（Chung et al., 2005; Zhu et al., 2013, 2018; Wang et al., 2019a, b）。传统的观点认为冈底斯带是一个典型的大陆岛弧（Chung et al.,2005; Lee et al., 2009），因此，冈底斯地区的地幔应为典型的大陆岩石圈地幔。后期，由于遭受到了复杂的构造演化过程，其地幔不可避免的遭受到了强烈的改造，比如从亏损地幔到富集地幔（强烈的碳酸盐化）。根据可能的演化过程以及物质组分，冈底斯地区的地幔性质可能是三种不同地幔端元的相互作用，即：（1）原先的大陆岩石圈地幔组分；（2）新特提斯大洋岩石圈地幔组分和（3）印度大陆岩石圈地幔组分。然而，Zhu等（2011a, 2013）认为冈底斯岛弧带是一个拼贴在中拉萨地体上的新生地体（图2），所以冈底斯地区的岩石圈应该具有大洋岩石圈的地幔组分特征。而Nd同位素显示（图6），冈底斯带部分中—酸性岩体具有比同时代基性岩浆更亏损的同位素组成，暗示了基性岩浆的源区可能有富集组分的加入（已经排除了古老壳源物质的混染）或者和基性的岩浆底垫到下地壳位置时遭受到了同位素富集的大陆地壳的混染。Meng等（2019a）对尼木地区的含暗色包体的花岗岩进行研究时，也发现了花岗岩中的暗色镁铁质包体具有比寄主花岗岩稍微富集的Hf同位素组成，指示暗色镁铁质包体可能源于复杂的岩石地幔部分熔融，而花岗质岩石则来源于新生地壳的部分熔融，它们在空间上是解耦的。其次，这种现象也在南木林地区的辉长质杂岩体中也有显现（Meng et al., 2020）。因此，在时空上具有密切联系的基性—中性—酸性岩体同位素的差异以及同位素倒转现象也暗示了冈底斯地区地幔性质的复杂性。此外，冈底斯始新世弧下地幔性质也具有明显的分段性。比如，最新的研究结果显示（Wang et al., 2019b），冈底斯带中段和东段的地幔源区存在明显的差异。在走向上，中段基性岩浆源于受流体交代的软流圈地幔部分熔融，而东段岩石源于印度陆壳物质熔体交代的软流圈地幔熔融。另外，对冈底斯地区新生代以来富集地幔形成的原因也存在争议：（1）与中拉萨地体古老的基底混入有关（朱弟成等，2012；孟元库等，2015）；（2）与印度大陆岩石圈陆内俯冲有关（遭受到了下插印度壳源物质的混染）（Ding and Lai,2003; 王睿强等，2016 ； Ma et al., 2017c）；（3）与深俯冲的印度大陆岩石圈板片的断离有关（Huang et al., 2015a; Tian et al., 2017）或者回转有关（Guo et al., 2013, 2015）。然而，Shen等（2020）利用大地电磁测深的方法研究得出，印度陆壳的物质向拉萨地体的深俯冲不会超过雅鲁藏布江缝合带，进一步表明同位素富集的印度陆壳也许并没有参与新生代冈底斯地区火成岩的形成与演化。因此，对冈底斯带南缘出露的不同时代的基性岩体进行系统性研究，对理解和揭示冈底斯地区地幔性质和演化具有重要的科学意义，对于进一步了解和阐明冈底斯地区乃至整个藏南地区的构造演化也富有启示意义。

图6 冈底斯带（俯冲期）基性—中酸—酸性火成岩εNd(t)同位素分布图（εNd(t)数据见附表1）Fig. 6 Distributions of the whole-rock Nd isotopic data of basic-intermediate-acidic igneous rocks in the Gangdese belt (εNd(t) data are listed in supplementary Table 1)

1.5 新特提斯洋板片断离的时间和机制存在争议

部分学者认为新特提斯洋板片的断离是一个长期的过程，而不是具体的时间段或节点：断离时 间 为 ca. 50～40 Ma（Davies and Blanckenburg,1998）；ca. 65～41 Ma（Ji et al., 2009; 林蕾，2019）；51～46 Ma（Ma et al., 2017b）; ca. 40～38 Ma（Gao et al., 2008）；ca. 50～45 Ma（Wen et al., 2008a）；ca.50～53 Ma (Wang et al., 2015a)或者 50～38 Ma（丁小稀，2016）。最近，黄丰等（2020）认为，板片的断离经历了一个较为漫长的过程，约57 Ma开始出现板片撕裂，最终的板片断离约发生在50 Ma，前后持续了7 Ma。板片断离的时间为一个较为具体的时间节点：ca. 45 Ma（Kohn and Parkinson, 2002;Chung et al., 2005; Ji et al., 2016）；ca. 53 Ma（Zhu et al., 2015, 2018）；ca. 53 Ma（Lee et al., 2009; 孟元库等，2018a）。新特提斯大洋板片的断离引起软流圈地幔物质上涌，造成藏南地区岩浆事件的大爆发都很能好地记录在冈底斯带中（Zhou et al., 2018）。新生代早期的岩浆爆发和高温事件是否能真正代表板片的断离，仍然需要开展更加精细而全面的工作。此外，应该打破数据“孤岛效应”，采用大数据的方法对已经发表的数据进行梳理和重新处理，建立数据之间的内在联系，深度挖掘大数据中蕴含的关键信息，特别是面上和线上变化特征。比如，通过大数据梳理时发现新生代早期某一时期的岩浆活动总是呈线性分布，这很可能代表了新特提斯洋板片已经开始撕裂并发生了断离。因为已有研究显示，板片断离所产生的岩浆活动总是呈现出线性分布（Altunkaynak, 2007）。

虽然板片断离的时间存在争议，但多数学者认为断离发生在新生代早期（黄丰等，2020），值得探讨的是，新特提斯洋板片如果真的发生了断离，能否引起大规模的岩浆活动？或者说藏南冈底斯地区始新世大规模的岩浆活动就是板片断离的产物吗？显然，板片断离和巨量岩浆爆发之间是否具有必然的耦合关系，至今仍然不得而知。此外，已经榴辉岩化的板片如果真的发生断离，大规模的软流圈地幔物质如何上涌？通常，大规模的软流圈幔源物质上涌和就位，需要为其提供足够的空间，否则即使板片断离也无法导致幔源物质大规模的上涌（大洋的MORB环境或者裂谷环境可以提供就位的空间，但是已经拼贴的大陆块体就位的空间如何提供？）。这些基础性的科学问题应该值得进一步商榷或者思考。通常而言，板片断离前，其上下两侧都填充满软流圈地幔物质，而非真空，断离后软流圈地幔物质没有足够的空间“上涌”（仅有板片断离后，预留的小规模空间），导致处处“受阻”，最终也难以突破上覆刚性的岩石圈地幔，特别是处于挤压应力下的碰撞区域（数值模拟手段也难以支持大规模的软流圈物质上涌—与李忠海私下通讯）。与软流圈地幔相比，刚性的岩石圈地幔通常具有较低的温度，起到了良好的隔热层效应，也没法导致下伏的软流圈地幔物质上涌加热地壳形成冈底斯带大规模的火山—岩浆作用。

1.6 拉萨地体的构造属性仍然需要进一步厘定

拉萨地体中松多榴辉岩的发现暗示拉萨地体不是一个完整的块体，而是由不同构造演化历史的微陆块拼贴而成（Yang et al., 2009）。根据区域性断裂和Hf同位素组成特征，Zhu等（2011a, 2013）认为拉萨地体从北向南可以分为三个微地体（sub-terrane）（图2），分别为北拉萨、中拉萨和南拉萨。其中，中拉萨地体的锆石εHf(t) 值整体上小于0，是以念青唐古拉群为代表的古老基底的微陆块，而北拉萨和南拉萨地体的εHf(t) 值整体上以正值为主，仅在局部地区出露有古老的微陆块，是中生代拼贴于中拉萨之上的新生岛弧地体（Zhu et al., 2011a; 张立雪等，2013；Hou et al., 2015）。其次，拉萨地体的基底属性也存在争议。传统观点认为冈底斯带作为拉萨地体的一部分，是冈瓦纳大陆—印度陆块北部裂离出来的微陆块（Yin and Harrison,2000; Royden et al., 2008; Metcalfe, 2009）。Zhu 等（2011b, 2013, 2018）却认为拉萨地体的基底并非来自于冈瓦纳古陆的印度北部，而是来自于澳大利亚北部。Zhang等（2012）根据拉萨地体中的晚古生代缝合带将拉萨地体进行两分，认为位于缝合带北部的北拉萨地体可能于早古生代由非洲东部裂离而来，而缝合带南部的拉萨地体则来源于印度陆块的北部。前寒武纪的结晶基底和新生代晚期的岩浆活动，暗示了拉萨地体是一个古老而又年轻的地体。因此，解开拉萨地体神秘的面纱，需要更多的基础性工作的投入。目前的大多数研究均是基于一个岩体或者一套岩石组合（或者仅限于火成岩），获得的认识相对局限，这制约了对拉萨地体演化的全面理解。今后，需要开展横穿拉萨地体的（大比例尺）廊带科研填图工作，从点到线再到面的结合，将不同时代和不同类型的岩性组合起来，而不是以往孤立的去研究单一的岩石组合而去探讨地体的演化。

1.7 冈底斯岩浆带精细的年代学格架仍然需要完善

早期研究认为冈底斯带的岩浆活动主要集中于晚白垩世—新生代早期，Hou 等（2004）和Chung等（2009）等在冈底斯岩浆带中厘定了中新世的埃达克岩，将冈底斯带的形成时限扩展至中新世。随后，早侏罗世至中—晚三叠世的岩浆岩在冈底斯带中不断被厘定，将冈底斯带的形成时限扩展至中—晚三叠世（Ji et al., 2009; Wang et al., 2016; Meng et al., 2016a; Ma et al., 2018a）。在纪伟强（2010）分类的基础上，根据最新的统计结果，冈底斯带最老的弧型岩浆岩形成于中三叠世晚期（245～237 Ma;Wang et al., 2016; 245 Ma年龄据未发表数据），最年轻的岩浆岩可以追溯到中新世中晚期（8～10 Ma；Zhu et al., 2018），最新的四个阶段时限为：245～152 Ma、109～80 Ma、65～38 Ma和 33～8 Ma。其中 109～80 Ma和65～38 Ma是冈底斯带目前公认岩浆活动最为剧烈的时期（莫宣学等，2009；纪伟强，2010；Zhu et al., 2015; 孟元库等，2018a；张泽明等，2018,2019；Zhou et al., 2018;图7a）。然而，近些年来越来越多的证据显示，晚三叠世至早—中侏罗世冈底斯带也发育有较为强烈的岩浆活动（Chu et al.,2006; Zhu et al., 2008, 2011a; 杨志明等，2008；Ji et al., 2009; Meng et al., 2016a,b; Wang et al., 2016; Ma et al., 2018a, b; Lang et al., 2020）。目前的研究表明，152～109 Ma是冈底斯带岩浆活动平静期，仅有少量的年龄在冈底斯带被报道，而来自于日喀则群的碎屑锆石显示（图7b），白垩纪中期（130～80 Ma）可能是冈底斯岩浆弧另一个重要的岩浆活跃期。另外，侏罗纪（190～150 Ma）也存在剧烈的岩浆活动（Wu et al., 2010; An et al., 2014, 2017）。虽然早白垩世的火成岩分布范围非常有限，仅在朗县和曲水—大竹卡地区鲜有报道（Quidelleur et al., 1997; Ji et al., 2009; 王莉等，2013），但是日喀则弧前盆地大量的早白垩世碎屑锆石（亏损的锆石Hf同位素组成）暗示了早白垩世冈底斯地区发育于强烈的岩浆活动（Meng et al., 2019b）。同样的是，80～68 Ma起初也被认为是冈底斯带的一个岩浆作用的静默期（Wen et al., 2008a, b; Ji et al., 2009），随着越来越多该时期的岩体被发现，表明了80～68 Ma并不存在所谓的岩浆—构造平静期，在这期间也发生了岩浆作用和相关的构造活动（Ji et al., 2014; Wang et al., 2015a; Lu et al., 2015; Zhang et al., 2015; 高家昊等，2017）。这些研究结果均与目前已经建立的年代学格架不能很好地匹配，暗示了晚三叠世—早白垩世冈底斯地区可能并不存在所谓的岩浆—构造平静期，这很可能是由于中新世以来，冈底斯带遭受到了快速的抬升和剥蚀导致中生代早期的岩浆岩难以保留（特别是俯冲带侵蚀作用）（Ge et al., 2018;Meng et al., 2019b），仅零星地分布在藏南地区。因此，新的岩浆事件的厘定和识别对进一步丰富和完善冈底斯带的年代学格架具有重要的科学意义。

图7 冈底斯带花岗岩类年代学格架图（据纪伟强，2010; Wu et al., 2010; Meng et al., 2019a和刘德正，2020修改）Fig. 7 Geochronological framework of the Gangdese magmatic belt (after Wu et al., 2010; Meng et al., 2019a)

1.8 冈底斯带含矿埃达克岩和钾质—超钾质火山岩岩浆源区以及地球动力学背景存在异议

埃达克岩最早由Defant和Drummond（1990）提出，并特指埃达克岩是年轻洋壳（＜25 Ma）部分熔融的产物，通常具有较高的SiO2含量（≥56 wt%）、高的Al2O3含量（≥15 wt%）和低的MgO含量（＜3 wt%），并且表现出高的Sr/Y比值（Sr≥400 ×10-6；Y≤ 18×10-6）和低的重稀土含量HREE（Yb≤ 1.8×10-6）的一套中酸性岩浆组合（熔体）。后来这种具有高Sr/Y比值的岩石被发现可以形成于多种类型的环境和背景中，并不局限于Defant和Drummond（1990）所限定的环境，比如埃达克岩可以形成于：（1）俯冲洋壳（Defant and Drummond,1990）和俯冲陆壳的部分熔融（Wang et al., 2008）；（2）拆沉陆壳的部分熔融（Xu et al., 2002; Gao et al., 2004; Chung et al., 2009）；（3）增厚的新生地壳（Hou et al., 2004, 2013）和古老地壳的部分熔融（Chung et al., 2003; Zeng et al., 2011）；（4）玄武质岩浆在低压或者高压下的分离结晶（Castillo et al., 1999; Macpherson et al., 2006; Xu et al., 2015;Meng et al., 2019a, 2020）；（5）岩浆的混合作用（Guo et al., 2007; Streck et al., 2007）。

冈底斯带埃达克岩根据形成的背景，可以分为俯冲期（＞55 Ma）和碰撞期（＜55 Ma）两类。其中，俯冲期的埃达克岩最早可追溯至侏罗纪，主要分布在冈底斯带的加查、泽当和谢通门地区。侏罗纪埃达克的形成主要有三种模式：（1）岛弧岩浆源区发生角闪石的分离结晶，导致高Sr/Y（Xu et al., 2019）；（2）加厚初生地壳的部分熔融（Zhang et al., 2014a）和（3）新特提斯洋板片的部分熔融（Wang et al., 2019c）。白垩纪埃达克岩主要形成于晚白垩世早期，少量的埃达克岩形成于早白垩世早—中期（Zhu et al., 2009）。类似于侏罗纪埃达克岩，白垩纪埃达克岩的成因目前也存在争议，主要包括：（1）新特提斯洋板片的部分熔融（Zhu et al., 2009）；（2）镁铁质岩浆的分离结晶（Xu et al.,2015; Meng et al., 2019a）；（3）加厚地壳的部分熔融（Zheng et al., 2014）。此外，还有少部分学者根据晚白垩世早期冈底斯地区存在JTA（Jamaican-type）型的埃达克岩，认为该类型的埃达克岩经历了两阶段的成岩作用，首先洋壳部分熔融形成最初的埃达克质熔体，然后该熔体再经历结晶分异作用，最终形成低的MgO、Cr和Ni含量的Jamaican型埃达克岩（Wu et al., 2018）。碰撞期的埃达克岩主要形成于始新世和渐新世至中新世。其中，中新世埃达克岩普遍含矿，并广泛分布于整个冈底斯带，是冈底斯带中的重点研究对象。始新世的埃达克岩组成较为单一（花岗闪长岩），被认为是初生加厚地壳的部分熔融（Guan et al., 2012）。与始新世埃达克岩不同的是，渐新世—中新世的埃达克岩岩石类型组成较为丰富，产出形态多样（岩株、岩脉、岩滴和岩瘤等），主要岩石类型包括闪长玢岩、石英二长斑岩、花岗斑岩、花岗闪长岩、二云母花岗岩、二长花岗岩等。

冈底斯带除了埃达克岩之外，还分布少量的钾质和超钾质火山岩。中新世含矿的埃达克质斑岩和钾质—超钾质火山岩是藏南地区后碰撞岩浆活动的记录者（Liu et al., 2015, 2017）。先前的研究认为钾质火山岩和含矿的埃达克斑岩具有相似的地球化学行为和岩浆源区，被认为是一种特殊的埃达克岩。然而，最新的研究揭示，埃达克岩和钾质火山岩具有不同的成岩机制和岩浆源区特征，而对于它们在空间上的分布特征、成因上的内在联系以及演化过程仍然缺乏深入研究（Liu et al., 2015, 2017）。与埃达克岩相比，超钾质岩石是一类低程度部分熔融的幔源岩浆（Foley et al., 1992a, b），通常具有富集的放射性同位素组成。目前，钾质—超钾质岩石主要分布在拉萨地体中部（中拉萨），冈底斯地体（南拉萨）的北部也分布有少量的钾质—超钾质岩石（刘栋，2017）。对于拉萨地体的钾质—超钾质岩石，目前的主要争论体现在：超钾质岩石在形成过程中，普遍遭受到了壳源物质的混染，然而壳源混染除了印度陆壳外（Guo et al., 2013, 2015），有没有其他壳源组分的加入？另外，藏南钾质—超钾质岩石中是否保留了新特提斯洋俯冲的记录？近期，刘栋（2017）的研究发现，藏南的超钾质岩石普遍遭受到了碳酸盐岩的混染（轻的Mg同位素组成），并且中新世的埃达克岩和钾质—超钾质岩石具有不同的岩浆源区，而来自幔源的超钾质岩石并没有参与埃达克岩的演化与形成，其同位素变化与印度物质的加入有关；而钾质岩石起源于加厚中拉萨地体的部分熔融，并与超钾质岩石具有密切的成因联系。

与钾质—超钾质岩石不同，冈底斯带中新世的含矿斑岩具有较高的研究程度，并且普遍受到岩石学家和矿床学家的关注。冈底斯带的斑岩铜矿主要成矿期为中新世，成岩时代主要介于25～8 Ma（Chung et al., 2003; 李光明等，2005；芮宗瑶等，2006 ； Zheng et al., 2014; Hou et al., 2015; 孟元库等，2018b），其中侵位高峰期在中新世波尔多期末期至兰盖期的早期（～16 Ma）（孟元库等，2018b）。前人对冈底斯带中新世的埃达克斑岩开展了大量的研究工作，也取得了重要的进展和突破，特别是在岩浆来源和成矿背景研究方面。然而，目前冈底斯带中新世的埃达克岩石成因仍然存在激烈的争议（Chung et al., 2003; Ding et al., 2003; Hou et al., 2004;Guo et al., 2007; Xu et al., 2010; 陈希节等，2014；孟元库等，2018b；徐倩等，2019）。部分学者认为，冈底斯带中新世的埃达克斑岩是新特提斯洋残余洋壳部分熔融形成的熔体与上覆地幔楔发生相互作用的产物（侯增谦等，2003; Qu et al., 2004; 曲晓明等，2004），或者是洋壳部分熔融的产物遭受到了加厚下地壳部分熔融物质的混染（Hu et al., 2016）；新生基性下地壳的部分熔融（Hou et al., 2004; Li et al.,2011; 陈希节等，2014; 孟元库等，2018b）；来自于加厚拆沉的拉萨下地壳的部分熔融（Chung et al.,2003, 2009; 徐倩等，2019）；来自于板片的熔体交代上部地幔引起部分熔融的产物（Gao et al., 2007,2010）；来自于深俯冲的古老印度大陆地壳物质的部分熔融（Xu et al., 2010）。经过梳理，形成藏南中新世埃达克质斑岩的构造环境主要包括：（1）与印度大陆岩石圈板片的撕裂有关（Guo and Wilson,2019; Wu et al., 2019）；（2）是陆内裂谷作用的产物（Molnar and Tapponnier, 1978; Williams et al., 2001;Guo et al., 2007）；（3）是前期藏南加厚岩石圈拆沉（foundering）的产物（Miller et al., 1999; Chung et al., 2003, 2005; Hou et al., 2015; Hao et al., 2019; 徐倩等，2019）。以上这些学术争议的厘定，对理解中新世的大地构造背景以及中新世含矿埃达克斑岩的岩浆源区至关重要。因此，这就要求今后除了岩石学和地球化学研究之外，要更加注重中新世斑岩体的分布规律以及岩石组合，并结合氧逸度（比如大量的斑岩矿床形成于高氧逸度的环境，锆石的Ce4+/Ce3+比值高）以及最新的稳定同位素（Mg-OB-C-Li）对其岩浆源区进行综合判别，特别是定量计算壳源物质和幔源物质各自的贡献量。

1.9 冈底斯带晚三叠世至早—中侏罗世的岩石成因和新特提斯洋起始俯冲的时间存在较大争议

冈底斯带前白垩纪的的岩浆活动最早被Chu等（2006）所报道，并且认为前白垩纪的岩浆作用在冈底斯带的分布非常有限，代表了一个岩浆构造作用的平静期。如前所述，冈底斯带南缘可能广泛存在前白垩纪的岩浆活动（Chu et al., 2006; Zhu et al., 2008, 2011a; Ji et al., 2009; Kang et al., 2014; Meng et al., 2016a, b; Wang et al., 2016; Wang et al., 2017b,2019a; Ma et al., 2017a; Wei et al., 2017; 孟元库等，2018c；Lang et al., 2018; Wang et al., 2018），并且东西横跨大约1000公里（比如冈底斯带西侧的打加错地区晚三叠的安山岩和东段早侏罗世的桑日群）（Kang et al., 2014; 宋绍玮等，2014），对其成因主要有两种不同的观点。第一种观点认为该时期的岩浆活动和新特提斯洋板片向拉萨地体的北向俯冲有关，此时，藏南地区为典型的活动大陆边缘环境（Chu et al., 2006; Ji et al., 2009; 邱检生等，2015；Meng et al., 2016a, b; Wang et al., 2016; Wang et al., 2017b）。Wang等（2016）近期在拉萨地体南缘首次发现了226 Ma和237 Ma的中—基性火山岩，通过对其进行全岩主微量地球化学和同位素研究后发现，此时的岩浆活动是新特提斯洋向拉萨地体俯冲的产物，并指出新特提斯洋的俯冲不会晚于237 Ma。然而，Zhu等（2011a， 2018）研究认为，新特提斯洋的俯冲不会早于早白垩世早期（～145 Ma），并认为冈底斯带前白垩纪的岩浆活动与班公湖—怒江洋向拉萨地体的南向俯冲有关，藏南冈底斯地区为典型的弧后伸展区，而非汇聚型大陆边缘环境。此外，Sengör（1979）、宋绍玮等（2014）和Shui等（2018）等学者也认为前白垩纪冈底斯带的岩浆活动和班公湖—怒江洋向拉萨地体的南向俯冲有关，雅鲁藏布江新特提斯洋是班公湖—怒江南向俯冲形成的弧后洋盆。来自古地磁的数据显示：拉萨地体从冈瓦纳大陆裂离的时间为晚三叠世（Li et al., 2016）。因此，Zhu等（2018）认为藏南冈底斯地区的晚三叠世—早侏罗世的岩浆活动不可能是新特提斯洋北向俯冲的结果。为了解决该问题，Wan等（2018）对藏南桑桑地区雅江蛇绿岩套中的增生沉积杂岩体（sedimentary-matrix mélange）（修康群）进行了详细的年代学和物源分析，认为该增生沉积杂岩体和新特提斯洋向拉萨地体的北向俯冲有关，并提出新特提斯洋向北俯冲的起始时间不晚于早侏罗世。此外，少部分学者认为藏南冈底斯地区晚三叠世—早侏罗世的岩浆作用和古特提斯松多洋板片的俯冲（李奋其等，2012）或者后撤、断离有关（董昕和张泽明，2013）。在区域地质调查和研究的基础上，Pan等（2012）认为新特提斯洋俯冲的时间不会早于晚三叠世，这也与Zhang等（2010）等人提出的模式相一致。根据蛇绿岩的地层证据和变质洋壳残片的40Ar/39Ar年龄，钟大赉等（1999）认为新特提斯洋的形成不早于晚三叠世，俯冲时代不早于中—晚侏罗世。综上所述，藏南冈底斯地区晚三叠世至早—中侏罗世的火成岩岩石成因以及新特提斯洋早期的演化历史需要进一步的工作和研究。本文认为，解决这一争议性的问题，需对冈底斯带南缘目前已经发现和厘定的中—晚三叠世岩体进行精细的解剖，运用岩石构造组合（petrotectonic assemblage）的思路，对目前厘定的岩体及其围岩进行横穿剖面的大比例尺构造填图，厘定它们可能形成的构造背景（比如俯冲带构造组合还是裂谷构造组合），然后在前期研究的基础上，充分运用新的方法和手段（比如Mg-O-Li-Mo-B）来定量研究这些火成岩形成的构造环境。在岩石构造组合方法运用中，要重点体现构造环境和不同岩石类型之间的内在联系。目前，冈底斯带中—晚三叠世至早—中侏罗世的岩体分布相对较为零散（图8），它们之间的时空关联以及与围岩之间的接触关系等仍然不是很明晰。因此，今后的研究除了运用新的方法和手段外，应加强野外的基础地质调查工作，特别是横穿目标岩体的大比例尺岩性—构造剖面的测量，将对了解不同岩石之间的组合提供最为直接的证据。此外，要充分梳理已经大量发表的前白垩纪火成岩以及沉积岩数据，运用大数据手段，深度挖掘数据内部蕴含的规律，并和现今世界上典型的岛弧带做对比研究，也许能真正破解新特提斯洋的起始俯冲之谜。总之，冈底斯带是研究新特提斯洋初始俯冲的最佳场所！

图8 藏南冈底斯带中晚三叠世—早侏罗世火成岩岩体分布图（据水新芳，2017和Xu et al., 2019修改）Fig. 8 Distributions of the Middle-Late Triassic to Early Jurassic igneous rocks in the Gangdese belt, southern Tibet (after Xu et al., 2019)

1.10 冈底斯带白垩纪岩浆的成因机制和大地构造背景仍然不清楚

大量研究显示，拉萨地体早白垩世的大地构造格局主要和新特提斯洋及班公湖—怒江洋的俯冲有关（Wen et al., 2008a, b; Ji et al., 2009; Zhu et al.,2011a, b; Li et al., 2018）。根据时空分布的特征，通常认为南拉萨地体（冈底斯带）的早白垩世岩浆活动和新特提斯洋的北向俯冲有关，而中拉萨—北拉萨地体早白垩世广泛的岩浆活动和班公湖—怒江洋的南向俯冲有关（Chen et al., 2014; Huang et al., 2017; Li et al., 2018a）。除此之外，还有部分学者认为中拉萨地体的岩浆活动并不是班公湖—怒江洋或新特提斯洋俯冲的产物，而是狮泉河—永珠—嘉黎小洋盆（Slainajap洋）南向俯冲的产物（康志强等，2008）。早白垩世的火成岩在冈底斯带中分布非常有限（纪伟强，2010；Zhu et al., 2009; Wu et al., 2010; 王莉等，2013；张泽明等，2019）。因此，部分学者认为此时冈底斯带岩浆作用的平静期与新特提斯洋的低角度（平板）俯冲有关（Ding et al., 2003; Zhang et al., 2004; Kapp et al., 2007b; Wen et al., 2008a, b），然而，纪伟强（2010）和Wu等（2010）认为并不存在所谓的岩浆平静期，晚三叠世—早白垩世冈底斯地区发育连续的岩浆活动，新特提斯洋板片为稳定的斜向俯冲。晚白垩世早期（100～80 Ma）是冈底斯带另一个重要的岩浆爆发期（magmatic flare-up）（图7a），大多数的证据支撑该时期的岩浆活动和新特提斯洋向拉萨地体的北向俯冲有关，然而关于新特提斯洋板片俯冲的动力学机制以及板片作用的细节仍然存在着激烈的争论。部分学者认为此时冈底斯地区的岩浆大爆发与新特提斯洋洋脊俯冲有关（ Zhang et al., 2010, 2011;Guo et al., 2013; Zhu et al., 2013; Wu et al., 2018）。然而，Ma等（2013a, b, 2015，2017a），Chen 等（2015）、Xu等（2015）和Meng等（2020）却持有不同的观点：认为冈底斯带晚白垩世早期（100～80 Ma）的岩浆活动和新特提斯洋板片的后撤（rollback）有关，和洋脊俯冲无关。虽然两种模型就均能较好地解释晚白垩世早期的岩浆爆发事件以及地壳快速加厚的动力学机制，然而也各有局限性。Wen等（2008a, b）认为新特提斯洋板片发生回转（俯冲角度变陡）的时间应在～60 Ma，而100～85 Ma为稳定俯冲，80～83 Ma为平板俯冲。康志强等（2010）也认为100～80 Ma是新特提斯的平板俯冲期。然而，王莉等（2013）等却认为白垩纪时期新特提斯洋板片俯冲不是低角度的平板俯冲，而是以较陡的角度向拉萨地体之下俯冲。叶丽娟等（2015）认为晚白垩世早期藏南地区可能存在着洋脊俯冲、板片断离、板片后撤等多种构造—岩浆体制，而不是单一的动力学模式。高家昊等（2017）对冈底斯拉萨周缘的花岗岩中的中—基性岩脉研究后认为早白垩世—晚白垩世早期（130～85 Ma）为新特提斯洋的斜向俯冲时期，85～68 Ma冈底斯地区经历了南北向的伸展作用，可能并不存在板片后撤。因此，虽然白垩纪冈底斯带岩浆岩被认为是新特提斯洋向拉萨地体北向俯冲的产物，然而关于新特提斯洋俯冲的细节（是否存在平板俯冲、洋脊俯冲、板片后撤等）仍然存在争议。因此，晚白垩世藏南的地球动力学模式存在争议的主要原因可能是目前的研究仅仅局限于单一岩体或者局部地区。比如，晚白垩世是否存在洋脊俯冲就要从洋脊俯冲的特征性标志去寻找。通常，洋脊具有高热流值，出现高温岩浆组合—埃达克岩、富Nb玄武岩和高Mg安山岩等组合；复杂的地球化学特征，MORB和弧型岩浆均可出现；高温低压变质作用；低的Rb/Sr、Nb/U和Ce/Pb比值，高的K/Rb、La/Rb比值以及与MORB型火成岩高场强元素特征相重叠的La/Nb值。因此，这就要充分利用已经发表的大量数据，从面上和区域上进行归纳总结，梳理出晚白垩世整个冈底斯带火成岩的地质地球化学指标特征，而不是仅仅依靠单一的地质地球化学特征去判别。

目前藏南地区具有双倍于正常地壳的厚度（60～70 km）（Zhu et al., 2017），但是对于藏南地区地壳增厚的机制和时间仍然存在很大争论：（1）大多数人认为藏南冈底斯地区地壳增厚的时间发生于新生代早期，与印度—亚洲的碰撞有关（England and Houseman, 1986; Powell, 1986; Yin and Harrison,2000）；（2）Chung等（2009）、 Guan 等（2012）和Ji等（2012） 认为新生代早期（古新世）冈底斯地区为正常的地壳厚度，地壳加厚开始于始新世—渐新世，而马林（2013）则认为增厚可能开始于始新世早期（～50 Ma）；3）Murphy等（1997）、Kapp等（2007a, b）、Wang 等（2017） 和 Lei等（2019）等学者根据沉积学及岩石大地构造的证据，认为藏南地区的地壳增厚可能开始于早白垩世，其中拉萨与羌塘地体的碰撞以及新特提斯洋俯冲是藏南地区地壳增厚的主要原因。然而， Zhang等（2012）却认为在晚白垩世早期拉萨地体的西北部仍然处于海平面，并没有显著的地壳加厚和地貌起伏。Ding等（2014）对林周盆地中沉积岩的介壳内化石开展了氧同位素的古高程研究，得出冈底斯地区在印度—亚洲碰撞前（＞50 Ma）已经具有4500 m的海拔高度，并进一步强调了亚洲大陆南缘在晚白垩世时可能存在一个类似于安第斯型的山脉。因此，来自古生物的同位素证据暗示了藏南地区的地壳加厚可能起始于中生代晚期，而非新生代。另外，Zhang等（2014b）根据晚白垩世的冈底斯地区部分岩石经历了高压—高温变质作用（压力最高可达1.5 Gpa），认为晚白垩世时冈底斯地区经历了明显的地壳加厚。Zhu等（2017） 通过对冈底斯带中性侵入岩的La/Yb比值进行研究后认为，冈底斯地区地壳在印度—亚洲大陆碰撞前（～70 Ma）时为正常的地壳厚度（～37 km），局部增厚开始于70～60 Ma，大规模地壳增厚开始于始新世（55～45 Ma）。此外，Zhu等（2017）认为新特提斯洋板片后撤和断离从而引起大面积基性岩浆底侵是造成地壳增厚的主要因素（垂向增厚）。综上所述，冈底斯地区前新生代是否曾经存在过大面积的地壳增厚，然后又经历了后期的拆沉（foundering）（Ji et al., 2014）？另外，冈底斯带前新生代地壳增厚的主要因素是什么？和板块的碰撞有关，还是和新特提斯洋平板俯冲有关，亦或者是和新特提斯洋板片后撤引起大面积基性岩浆的底侵有关（Ma et al., 2013a,b, 2015; Xu et al.,2015）？

1.11 冈底斯地区（南拉萨）是否存在老基底还存在争议

Hf同位素填图显示（图2），冈底斯地区（南拉萨）为典型的新生岛弧地体，具有年轻的阶段模式年龄和亏损的Hf同位素组成（Ji et al., 2009; Zhu et al., 2011a; 张立雪等，2013；Hou et al., 2015）。然而，近期有的研究显示，冈底斯地区（南拉萨）可能存在老的基底，并不全是一个新的增生地体。比如马林（2013）在冈底斯地区达孜地区晚白垩世的辉绿玢岩中发现了老的继承性锆石（861～1438 Ma），二阶段模式年龄达2.94～ 4.32 Ga，并且这些继承性锆石均具有富集的Hf同位素组成（εHf(t)=-21.5～-30.4）和高的δ18O值（7.4‰～8.3‰），显示出古老地壳的亲缘性。同样地，在冈底斯带的代表性岩基—曲水岩基中也发现了老的继承性锆石（～1821 Ma; Ma et al., 2016）。另外，冈底斯地区的加查—朗县—米林一带的早石炭世和寒武纪花岗岩都暗示了冈底斯地区并不完全是一个由新特提斯洋俯冲形成的新生岛弧地体，很可能也发育古老的结晶基底（Dong et al., 2010; 董昕和张泽明，2013,2015；Lin et al., 2013;水新芳，2017）。Ma等（2019）结合已经发表和最新获得数据，认为冈底斯地区（南拉萨地块）并不是一个完整的新生地块，而是作为一个微陆块参与了特提斯洋的演化以及后期的地壳增生。黄丰等（2020）根据根据冈底斯地区达居地区镁铁质岩石中的富集的Hf同位素组成，认为冈底斯地区下部可能长期存在着古老岩石圈地幔物质。综上所述，冈底斯岩浆带并不是一个完整的新生岛弧，很可能存在着古老的基底物质。冈底斯带古老基底物质的分布范围有多大以及古老基底的属性？这些问题都需要开展更进一步的工作。因此，精细的大比例尺岩性剖面填图和构造解析是将来野外工作的重点。

1.12 弧岩浆的属性问题存在异议

冈底斯带是个巨型的岩浆岩带，这个带包含了大量和新特提斯大洋板片俯冲相关的弧岩浆岩（Ji et al., 2009; Zhu et al., 2017）。传统的观点认为弧岩浆岩是来自于俯冲板片的融体或释放的流体交代的地幔楔部分熔融形成的（图9a）。而近些年来一种新的岩石成因模型的提出用来解释弧岩浆岩的形成，即混杂岩熔融模型（Nielsen and Marschall,2017; Cruz-Uribe et al., 2018），混杂岩是由大洋板片（大洋玄武岩）、大洋沉积物和地幔楔橄榄岩组成，这些成分在俯冲板片与地幔楔接触界面发生均匀的物理混合，混合均匀的混杂岩以底辟的形式上升到浅的地幔楔区，在热的角流（corner flow）作用下熔融形成的岩浆是典型的弧岩浆（Marschall and Schumacher, 2012; Nielsen and Marschall, 2017）（图9b）。这个模型的建立是基于地球化学和实验岩石学的基础（Marschall and Schumacher, 2012;Nielsen and Marschall, 2017；Codillo et al., 2018;Cruz-Uribe et al., 2018），尤其是实验岩石学的证据证实混杂岩熔融形成的岩浆是典型的弧岩浆更能说明混杂岩熔融是能够产生弧岩浆岩的（Codillo et al., 2018; Cruz-Uribe et al., 2018）。交代地幔楔熔融和混杂岩熔融是两个完全不同的岩浆过程，交代地幔楔熔融可以简单的表述“先熔再混”，就是板片先熔融或先脱水，熔融形成的融体或脱水形成的流体交代地幔楔，被交代的地幔楔熔融形成弧岩浆岩（Feineman et al., 2013; Rielli et al., 2018）。混杂岩熔融简单的表述为“先混再熔”，就是大洋玄武岩、大洋沉积物和地幔楔橄榄岩先在俯冲隧道进行均匀的物理混合，然后这些均匀混合的混杂岩底辟熔融形成弧岩浆岩（Marschall and Schumacher, 2012;Nielsen and Marschall, 2017; Codillo et al., 2018;Cruz-Uribe et al., 2018）。这两种岩浆过程都能形成弧岩浆岩，只是遵循的元素分馏过程不一样，交代地幔楔熔融模型中元素的分馏是发生在板片熔融过程，在板片熔融过程中造成元素的分馏，来自板片的活动性元素和地幔楔橄榄岩混合，交代的地幔楔熔融形成的弧岩浆岩往往现实大的元素和同位素的变化（Nielsen and Marschall, 2017）。混杂岩熔融模式中元素的分馏过程是发生在混杂岩熔融过程，由于混杂岩是由三组分构成，在其熔融过程中造成元素的分馏，因此形成的弧岩浆岩往往具有均匀的同位素组成（Nielsen and Marschall, 2017）。冈底斯带具有不同类型的弧岩浆岩，部分岩浆岩具有变化的元素和同位素组成，而部分岩浆岩具有均匀的元素和同位素组成，因此这些弧岩浆岩究竟是来自于混杂岩熔融还是交代地幔楔熔融，这是一个值得探讨的科学问题，也是有必要解决的科学问题。

图9 （a）经典的岛弧岩浆成因模式；（b）混杂岩模式（据Nielsen and Marschall, 2017修改）Fig. 9 (a) the conventional model for the subduction-related arc magmatism; (b) the mélange model for the subduction-related arc magmatism (modified from Nielsen and Marschall, 2017)

1.13 研究方法上的不均一性和局限性

目前，对冈底斯带火成岩的研究手段主要集中于锆石U-Pb年代学和Sr-Nd-Hf的同位素，而对稳定性同位素的研究鲜有报道（特别是基性岩）（Ma et al., 2013a，b，2015, 2017c; Liu et al., 2015;舒楚天，2018）。比如，与Sr-Nd-Hf同位素相比，稳定性（比如Li-Mg-O-Mo-B）同位素在示踪俯冲流体或熔体和幔源岩浆源区方面有其独特的优势和作用（Valley et al., 2005;李曙光，2015；Chen et al., 2016; Teng, 2017）。Li-Mg-O-B同位素却对壳源物质的加入非常敏感，被广泛用于识别地幔中俯冲再循环的洋壳和沉积物（Li et al., 2016;Guo et al., 2019）。通常情况下，没有遭受壳源混染的幔源岩浆的δ18O为5.3‰±0.3‰（Valley et al.,2005），而壳源岩浆通常具有高的δ18O值（Gao et al., 2018），如果来自于幔源的岩浆遭受到了壳源或者俯冲沉积物的混染，其δ18O必将偏离标准值5.3‰±0.3‰。此外，氧同位素在水—岩相互作用方面具有独特的优势（Valley et al., 2005）。冈底斯带的基性弧岩浆，通常是俯冲板片的流体/熔体（含沉积物）交代上覆地幔楔部分熔融的产物。因而，在交代的过程中，来自深俯冲的沉积物（比如：碳酸盐岩）对上覆地幔楔的交代和改造是不可避免的。比如，中国东部的巨量碳酸盐岩就参与了玄武质岩浆的形成与演化，并导致中国东部上地幔Mg同位素组成偏轻—中国东部的大地幔楔已经发生了明显的碳酸盐化（Huang et al., 2015b; 李曙光，2015, 2017）。Liu等（2015）对藏南拉萨地体的中新新世超钾质岩石进行了Mg同位素研究，发现中新世的藏南岩石圈地幔遭受到了明显的碳酸盐化。因此，一个科学问题是：新特提斯洋在向拉萨地体俯冲的过程中，是否也曾有巨量的碳酸盐岩参与了幔源岩浆的形成与演化（Kent and Muttoni,2008）？因为半深海—深海往往也沉积有大量的碳酸盐岩，在大洋板片向深部俯冲的过程中这些碳酸盐岩应该也会参与弧岩浆岩的形成。因此，对冈底斯带中段的基性岩体开展Mg同位素研究是需要且迫切的。与Mg-O同位素不同，B、Li和Mo同位素在示踪熔体/流体参与岩浆过程和物质循环方面具有独特的意义。通常与亏损地幔相比，岛弧岩浆具有更高的 B（1.3×10-6～37×10-6）含量和 δ11B 值（-5‰～+15‰）。来自于大陆的表壳岩石和碎屑沉积物却具有轻的 B 同位素组成（ δ7Li＜+3‰ , δ11B＜-5‰）（Romer et al., 2014）。而Li同位素在不同的熔体和流体也具有较大的分馏，因而也是一种非常重要的岩浆源区示踪剂。比如，海水具有重的Li同位素组成，其δ7Li可以达到+40‰（Marschall et al., 2017）。因此，与海水发生水岩反应的蚀变洋壳也会继承重的Li同位素特征，而没有遭受交代的地幔（通常为+3.5‰±1.0‰）以及大陆上地壳具有轻的Li同位素组成（通常小于0‰）（Romer et al., 2014; Wang et al., 2020）。Mo同位素是近年来兴起的非传统同位素，它具有7个稳定同位素，即：92Mo（14.84%）、94Mo（9.25%）、95Mo（15.92%）、96Mo（16.68%）、97Mo（9.56%）、98Mo（24.13%）、100Mo（9.63%）。Mo元素具有的外层电子结构导致其具有多个价态（IV、V、VI），在还原条件下往往以IV、V存在，但是在氧化条件下往往以VI存在，在溶液中主要以MoO42-形式迁移。近些年Mo同位素在示踪俯冲板片物质，尤其是大洋沉积物、板片流体、判别岩浆演化和源区特征以及古环境鉴定等方面扮演有重要的作用（Burkhardt et al., 2014;Bezard et al., 2016; Chen et al., 2019）。比如，来自于大洋的沉积物通常具有变化的δ98/95MoNIST3134组成（-1.871‰±0.018‰～0.674‰±0.03‰；Freymuth et al., 2015, 2016; Gaschnig et al., 2017）和较大的Mo丰 度 变 化 范 围（0.05×10-6～97.54×10-6；Freymuth et al., 2015, 2016; Gaschnig et al., 2017）， 尤 其 是氧化性沉积物和还原性沉积物的δ98/95MoNIST3134组成是有明显的差异，例如还原条件下形成的黑色页岩往往具有重的δ98/95MoNIST3134同位素组成（0.522‰±0.019‰～0.674‰±0.03‰；Freymuth et al.,2015, 2016; Gaschnig et al., 2017），而在氧化条件下形成的火山碎屑岩和黏土往往具有轻的的δ98/95MoNIST3134同位素组成（-1.871‰±0.018‰～0.63‰±0.10‰；Freymuth et al., 2015, 2016; Kǒnig et al., 2016）。当然在弧岩浆岩形成的过程中除了大洋沉积物参与弧岩浆岩外，来自板片的流体也是不可忽视的因素，因为板片流体往往富集重的Mo同位素组成（Freymuth et al., 2015, 2016）。例如马里亚纳弧岩浆岩形成的过程中有板片流体参与其形成导致这些岩浆岩具有比地幔重的Mo同位素组成（δ98/95MoNIST3134=-0.2134弧岩；Freymuth et al., 2015, 2016）。对于岩浆演化是否造成Mo同位素的变化，目前也是有人做了一些研究工作。如Yang 等（2015）在研究冰岛的Hekla火山熔岩过程中认为岩浆分离结晶不会造成Mo同位素的分馏，但是Voegelin等（2014）认为Kos弧中的火山熔岩具有变化的Mo同位素组成是因为岩浆分馏结晶造成Mo同位素的分馏。因此岩浆演化过程是否造成Mo同位素的分馏目前还是不清楚的。在古环境示踪方面，Mo同位素目前有良好的作用，因为Mo是氧化还原敏感元素，也是难溶的适度亲铁元素。这就使得Mo同位素往往被应用于指示古环境氧化还原条件（Dahl et al., 2011;Wen et al., 2011; Xu et al., 2012; Kurzweil et al., 2015;Kendall et al., 2015, 2020）。

综上所述，稳定性同位素Mg-O-B-Li-Mo同位素和放射性同位素Sr-Nd-Hf的结合，能定量的模拟源区中沉积物（比如：碳酸盐岩或者远洋碎屑沉积）或者壳源岩浆的贡献量以及氧化还原条件等，这将是今后一段时间冈底斯火成岩展开研究的主要内容。新型非传统稳定同位素的应用，对解决目前冈底斯带存在的争议科学问题提供了新的思路和方向！

2 研究展望及启示

作者通过CNKI和Web of Science搜索“藏南”或者“冈底斯和南拉萨等”关键词，发现自2000年以来，每年的发文量如雨后春笋般增长，这主要得益于近20年来国内同位素地球化学技术的迅猛的发展。数千篇的文献资料为我们理解冈底斯带的形成和演化提供最为基础的地质资料。如前所述，虽然冈底斯带的研究取得了重大的突破和进展，然而仍然有一些基础性的科学问题没有得到很好地约束。为抛砖引玉，本文在前人研究的基础上，提出2点建议，希望对冈底斯带的地学发展能起到积极的促进作用。

2.1 构造地质学和岩石地球化学的交叉应用是解决一些基础地质问题的钥匙

构造地质学和岩石地球化学相结合的方法是解析冈底斯带形成和演化的重要手段。目前岩石地球化学和同位素年代学研究在冈底斯带的研究中一枝独秀，而构造地质学的研究则相对薄弱。构造地质学更加注重岩石的野外分布特征和不同类型岩石之间的穿插关系，以及岩石的几何学、运动学和动力学特征。通过野外和室内的构造解析（比如EBSD组构分析等），可以厘定岩石在成岩过程中和成岩之后的构造演化的历史过程。比如电子背散射衍射技术（EBSD）测试表明：具有复杂环带组构的岩石（比如大小圆环带均发育）可能经历了多期的构造演化过程，每一期的演化过程很可能就代表了区域上的一次构造热或者冷事件（作者把区域抬升、降温或者冷板块俯冲称之为冷事件，把区域上的幔源岩浆底侵或者局部剪切生热引起的称之为热事件）。这些热事件和冷事件在岩体的演化过程中，有时很难用地球化学的手段进行示踪。另外，构造分析可以提供不同岩石之间的成因联系，为了解岩石的成因机制提供了新的视角和可能。与发生变形和变质的岩石相比，未发生明显变形或者变质的火成岩通常不是构造地质学家关注和研究的重点对象。这就导致了构造地质学在火成岩中的应用非常有限，从而限制了对火成岩的形成与演化的全面了解。然而，野外大量的事实已经证明，火成岩中也具有丰富的地质构造。在冈底斯岩浆岩带中，弧型火成岩中就发育有丰富的地质构造（熊清华和左祖发，1999；孟元库等，2016; Feng et al., 2020）。比如，冈底斯带尼木地区的“变形花岗岩”的厘定就暗示了冈底斯带的花岗岩并非简单的以块状构造为主。野外调查显示，这种“流动”构造弥散于整个花岗岩体中，排除了该构造现象为岩浆侵入围岩时边部遭受挤压形成的“原生片麻岩状”构造。传统的观点认为，花岗岩具有高的粘度，不易流动（晶粥状），通常表现为块状构造，只有在岩体的边部可能会发育少量的流动或者定向构造。冈底斯带尼木地区面理化花岗岩的发现进一步启示我们，花岗岩也具有丰富的原生构造。这些原生的地质构造对了解花岗岩的侵位机制具有非常重要的意义。除了传统上的构造解析之外，矿物的显微构造分析也是解析火成岩成因的重要手段。比如，在显微构造分析中，暗色包体中针状磷灰石晶体可能暗示了岩浆混合作用的存在（江万等， 1999；Baxter and Feely, 2002）；矿物的嵌晶包含结构以及不协调的包含结构（暗色镁铁质矿物包含长英质矿物）也是岩浆混合作用的一种体现（周珣若，1994；董国臣等，2008）。另外，如果岩石的包体或者基性脉体中发现细粒黑云母镶边的眼球状石英颗粒（Meng et al., 2020），也证明了不同岩石或者岩体之间存在物质的交换。这些岩浆中的原生显微构造往往比通过地球化学来判别岩浆的混合过程更加有效（马绪宣等，2020）。因此，这就要求在今后火成岩的研究中，也要注重构造要素在火成岩中的应用，而非单一的岩石地球化学手段。以上论述证明，精细的构造分析和解析是了解岩石成因的第一步，也是最为直接的证据。

野外研究是构造地质学最为基础的工作。通过大比例尺的构造岩性剖面填图，可以准确的了解每一种岩石或者岩体在剖面上的分布特征以及它们之间的接触—穿插关系。这些最为直接的野外接触关系可以较为直接地显示岩石的构造属性，即哪一种岩石可能属于原地，哪一种岩石可能属于外来推覆体。此外，不同岩石间穿插关系的厘定是初步判别不同岩石新老关系的第一手资料，同位素定年是对野外接触关系的进一步定量性验证。对于一些缺少锆石的超基性—基性岩体和岩脉，穿插关系是确定岩石成岩次序最为重要的判别依据。最后，按照严格的构造岩性剖面，进行样品的采集（包括定向样品）以及后期的加工处理。精细的构造地质学剖析为了解岩石的几何学特征、运动学和动力学特征提供了坚实的基础，在此基础上，对所采集的样品进行矿物学、岩石学和同位素地球化学分析为了解岩石的内在成因提供了有力的数据支撑。此外，近期Cao等（2020） 运用角闪石的铝压力计并结合冈底斯带火成岩的锆石U-Pb年龄分布特征，厘定了冈底斯带自从100 Ma以来的构造演化样式，并指出冈底斯目前东西段岩性上的差异（构造掀斜）（中西段侵位压力为1～2 Kbar，东段为6～12 Kbar）主要和后期的不均衡抬升有关，其中冈底斯岩浆带是一个研究大陆地壳构造演化的天然场所。Cao等（2020）的研究启示我们，单一的年代学和地球化学研究对揭示和了解岛弧带的成因是不全和片面的。因此，构造是前提，岩石地球化学是根本，只有两者取长补短，相互结合，才能更好地解决地学研究中存在的一些争议性的科学问题。因此，构造地质学和岩石地球化学相结合的研究将是未来冈底斯带研究的主要方向和趋势！

以火成岩为主的岛弧地体，岩石地球化学和同位素年代学是其最为主要的研究方法和手段。岩石地球化学依赖于对数据的挖掘和解读，这往往也导致了地球化学数据具有多解性。比如，具有高Sr/Y 和(La/Yb)N比值的中酸性火成岩（也称之为埃达克岩）通常被认为是形成于地壳加厚的环境或者是俯冲带环境（与年轻洋壳俯冲的部分熔融有关）。然而近些年来，越来越多的证据显示：具有这种特征的火成岩可以形成于多种环境（比如非地壳加厚或拆沉、非新生洋壳板片俯冲部分熔融的产物等）（Richards and Kerrich, 2007; Moyen, 2009; He et al., 2011; 王莉等，2013；Xu et al., 2015; Meng et al., 2019a），也可能形成于岩浆的分异过程（Macpherson et al., 2006），这些形成于不同构造环境或不同的岩浆过程使得埃达克岩具有复杂的成因。另外，形成于大陆边缘的弧型岩浆具有明显的地球化学识别特征和大地构造环境判别意义。然而，最近的研究却显示，来自于雅江蛇绿岩套中的部分镁铁质火成岩（玄武岩和辉绿岩和辉长岩脉）却显示出和冈底斯大陆岛弧类似的地球化学特征（非MORB特征），即轻稀土和大离子亲石元素富集，高场强元素亏损，并具有明显亏损的Sr-Nd-Hf同位素特征（Meng et al., 2019c; Xiong et al., 2020）。为什么蛇绿岩中的部分镁铁质岩石具有类似于岛弧岩浆岩的地球化学特征，这是一个非常值得思考和探讨的问题。冈底斯带岩浆岩成因的复杂性，导致了多方面的成因解释，这就会形成发表的论文越多，存在问题越多的一种怪象。然而，真相只有一个！因此，这就要求在进行岩石地球化学分析时，不能盲目地进行岩石样品的采集，而忽略岩石本身的野外特征以及与其他类型岩石的接触关系，否则会得出远离事实的观点。

2.2 加强冈底斯带弧后盆地中沉积岩系的研究

弧后盆地的研究，对了解冈底斯带的演化以及古地理格局具有重要的启示意义。在新特提斯洋俯冲的过程，科西斯坦（Kohistan）—拉达克（Ladakh）弧（冈底斯弧的西延部分）和冈底斯弧都形成了较为典型的弧前和弧后盆地（图10）（Wu et al., 2010;马元等，2017；Meng et al., 2019b）。沉积于弧后盆地的沉积岩系其物源主要来自于大陆岛弧和相邻大陆块体风化剥蚀的产物。因此，通过对弧后盆地中的沉积岩系开展系统性研究，能很好地约束与之相邻的岛弧和大陆块体的构造演化。其中，碎屑锆石的U-Pb年龄谱不但能限定沉积岩系沉积的下限时代，而且锆石的特征性年龄谱和Hf-O同位素在判别沉积源区及大地构造亲缘性方面具有独特的优势（Cawood et al., 2012）。通过对弧后沉积盆地的碎屑岩开展岩相学和碎屑矿物研究，可以很好地反演沉积成岩时的古地貌和古地理格局（Cawood et al., 2012; Meng et al., 2019b）。比如，冈底斯带是否存在早白垩世的岩浆平静期？为什么冈底斯带晚三叠世—早中侏罗世的火成岩在冈底斯带的出露较为零星？是和后期强烈的风化剥蚀有关，导致冈底斯带早期的火成岩难以保留？如果冈底斯带从晚三叠世—早白垩世发育连续的岩浆活动，那么这些前晚白垩世的火成岩将会以风化剥蚀的产物很好地保存在与之相邻的弧前或者弧后盆地中。Wu等（2010）对日喀则弧前盆地的沉积岩石进行了系统的碎屑锆石U-Pb-Hf测试，分析结果显示碎屑锆石中含有不少早白垩世的岩浆型锆石，并且这些锆石绝大多数具有非常亏损的Hf同位素组成，表明了冈底斯弧是其最为主要的物源区，进一步暗示了冈底斯带早白垩世并不存在所谓的岩浆平静期（图7b）。由于与弧前盆地相比，弧后盆地的分布较为零散（图10），不成规模，没有得到更多的关注，对其沉积和成岩的过程也没有较好地约束。目前，虽然部分学者对冈底斯带弧后盆地的碎屑岩开了研究和相关报道（Leier et al., 2007a, b, c; Meng et al., 2019b; Wei et al., 2020），但是和研究程度较高的火成岩相比，冈底斯带碎屑岩的研究程度仍然较低。冈底斯带弧后盆地的沉积岩系从晚侏罗世—晚白垩世主要发育的沉积地层有：却桑温泉组（J3Q）、多底沟组（J3d）、林布宗组（J3K1l）、楚木龙组（K1c）、塔克那组（K1t）和设兴组（K2s）。这些弧后盆地的沉积地层很好地记录和保留了冈底斯弧及邻区遭受剥蚀的碎屑产物（图10）。比如具有较大的地形差和较低的地形地貌差将会形成不同类型的沉积体系和源汇系统。另外，气候的干湿转换记录也能很好地保存在弧后盆地的沉积记录中（Wei et al., 2020）。比如，沉积岩中风化指数CIA值通常和沉积时岩石风化的强度和环境具有密切的关系（McLennan et al., 1993）。因此，对冈底斯地区的沉积碎屑岩开展野外的基础调查和碎屑锆石的U-Pb-Hf-O分析，能从新的视角来进一步深化藏南地区地质演化的研究，特别是进一步完善冈底斯带的形成和演化。

图10 冈底斯地区及邻区地质构造简图（据许志琴等，2019修改）Fig. 10 Simplified geological map of the Gangdese magmatic belt and its adjacent areas

3 结束语

冈底斯火成岩带是新特提斯洋俯冲和印度—亚洲板块板块碰撞的产物，具有多阶段的火山—岩浆活动和复杂的成矿—构造—变质演化历史。冈底斯带以中酸性火山—侵入岩为主，另外分布有少量的镁铁质岩石以及变质—沉积岩系和古老的结晶基底。自2000年以来，随着大规模的地质调查开展以及同位素技术的迅猛发展，冈底斯带的研究取得了长足的进步，从以前的野外调查为主，慢慢地转到了以室内研究为主的阶段。通过大量的同位素年代学和岩石地球化学研究，现阶段基本上厘清了冈底斯带的岩石组合类型、岩浆活动的主要期次以及复杂的构造演化历史。通过综述前人的研究成果，不难发现，一些基础性的科学问题仍然存在争议，特别是新特提斯洋俯冲的启始时限、板片多阶段演化的岩石学证据以及交代地幔楔产生弧型岩浆的流体或者熔体属性和来源仍然不清楚。另外，冈底斯带从东到西沿走向上表现出成分的差异变化，比如东部的林芝地区广泛出露下地壳的弧岩浆组分（弧根，普遍经历了高角闪岩相到麻粒岩相的变质作用），而中西段主要出露中上地壳的弧岩浆组分（以花岗岩和花岗闪长岩为主，未发生变质），这种沿走向弧成分的变化的原因目前尚未开展详细研究。冈底斯带的岩石类型虽然以火成岩为主，然而野外地质调查显示，冈底斯带的岩石类型非常丰富，从前寒武变质结晶基底到未变质的火山—沉积地层均囊括其中。然而，代表上地壳组分的沉积—火山岩到代表中地壳组分的花岗闪长岩和下地壳的麻粒岩相变质岩与前寒武纪结晶基底之间的组成和时空关系仍然还缺乏研究。因此，开展详细的弧剖面学研究对了解不同岩石类型和组合的关系至关重要和关键。与世界上其他的经典岛弧岩基带相比（比如内华达岩基），冈底斯带的研究仍然显得非常薄弱，还有许多工作需要开展，特别是要从目前的“粗而广”的研究向“精而细”的研究迈进。最后，需要强调的是，冈底斯岛弧带位于拉萨地体的南缘，经历了新特提斯洋俯冲（增生和加积）和印度—亚洲板块的碰撞（变形、变质和侵蚀），也是一个明显的构造—变质带，因此，开展详细的以构造—变质动力学为主的研究（比如P-t-T轨迹和变质动力学研究）也是将来揭示岩浆弧生长与再造的关键。

致谢：感谢南京大学许志琴院士长期以来对第一作者的学术指导和无私帮助；南京大学邱检生教授对论文初稿进行了认真的审阅，并做了详细的批注，随后提出了中肯的修改意见；在修改稿件中，也得到了中国地质大学（武汉）马昌前教授的大力帮助和学术指导。此外，中国科学院大学李忠海教授、中国科学技术大学姜鼎盛博士后、西北大学地质系闫浩瑜博士在行文中也给予帮助；在此，第一作者对他们表示衷心的感谢！这是一个信息爆炸的时代，加之作者才疏学浅，在文献梳理和总结的过程中，难免有所遗漏，对此深表歉意！

附表1 冈底斯带俯冲期火成岩成岩年龄和εNd(t)值Supplementary table 1 Crystallization ages and whole-rock εNd(t) values of igneous rocks in the Gangdese belt during the subduction perioids of the Neo-Tethys oceanic lithosphere

续表1

续表1