伊朗Sabzevar西部Bashtin地区碱性玄武岩的矿物学与全岩地球化学特征及其对地幔源区差异的启示

本研究针对伊朗Sabzevar西部Bashtin地区后碰撞碱性玄武岩的成因争议，通过全岩地球化学（FCKANTMS、FCMS等指标）与矿物微区分析（EPMA、LA-ICP-MS），揭示两组玄武岩分别源自辉石岩（pyroxenite）与橄榄岩（peridotite）主导的源区，首次系统报道了Sabzevar地区基性岩矿物微量元素特征，为复杂构造背景下地幔源区识别提供了矿物地球化学新依据。

　　

在地球深部动力学研究中，碱性玄武岩如同解码地幔组成的"密码本"，其成因长期存在橄榄岩（peridotite）与辉石岩（pyroxenite）源区贡献的争议。伊朗Sabzevar造山带作为新特提斯洋俯冲消亡的产物，其晚碰撞阶段发育的碱性玄武岩是探索地幔不均一性的理想窗口。然而，全岩地球化学易受后期结晶分异干扰，传统方法难以准确区分源区端元。

为解决这一难题，中国科学院地球科学研究所的Seyed Ali Mazhari团队在《Journal of African Earth Sciences》发表研究，对Bashtin地区碱性玄武岩展开系统分析。通过整合全岩主微量元素（XRF/ICP-MS）与单矿物化学成分（EPMA/LA-ICP-MS），首次揭示该区存在两类地球化学特征迥异的玄武岩：第1组具高Mg#、Co/Fe（3.3-5.9）和Ni/Co（5.3-6.7），符合橄榄岩熔体特征；第2组则显示异常高的FCKANTMS（>0.3）、Mn/Fe（72-80）及显著分异的REE配分模式（La_N
/Yb_N
=3.5-17.4），指向辉石岩源区。矿物微区分析进一步佐证这一发现——第1组橄榄石含更高MgO（45-48 wt%）而低FeO（14-16 wt%），第2组单斜辉石（clinopyroxene）呈现陡峭的LREE/HREE（17.2-47）比值，这种"矿物指纹"为源区识别提供了直接证据。

关键技术方法
研究选取11件新鲜样品，通过X射线荧光光谱（XRF）测定主量元素，ICP-MS分析微量元素；采用电子探针（EPMA）获取橄榄石、单斜辉石主量成分，LA-ICP-MS测定单斜辉石微量元素；结合FCMSKANT等地球化学指标，建立源区判别模型。

研究结果

1. 全岩地球化学
   全岩数据将样品划分为两组：第1组具典型橄榄岩源区特征（低FCKANTMS<0.035，Mn/Zn 14-18）；第2组显示辉石岩熔体标志（高FCKANTMS>0.3，Mn/Fe 72-80）。

2. 矿物成分差异
   EPMA显示第1组橄榄石Mg#（89-91）显著高于第2组（84-86）；LA-ICP-MS揭示第2组单斜辉石REE强烈分异（La_N
   /Yb_N
   达17.4），与实验岩石学中辉石岩熔体结晶产物一致。

3. 岩脉特殊成因
   尽管岩脉全岩成分受晶体堆积（cumulate）干扰，其单斜辉石仍保留原始熔体的高LREE/HREE（>40）特征，证实母岩浆源自辉石岩源区。

结论与意义
该研究创新性地将矿物地球化学与全岩数据结合，证实Bashtin地区同时存在橄榄岩与辉石岩两种地幔源区。第2组玄武岩的异常高Mn/Fe、分异REE模式及单斜辉石成分，为全球类似构造环境下识别辉石岩贡献提供了新指标。研究还强调在堆积岩研究中，矿物微区分析较全岩更能反映原始熔体性质。这一成果不仅深化了对Sabzevar造山带地幔演化的认识，更为复杂构造区玄武岩源区判别提供了方法论范例。