俯冲带至弧陆碰撞带物源演化：以扎格罗斯-马克兰过渡带为例

本文聚焦扎格罗斯-马克兰过渡带（Zagros-Makran Transition Zone）的构造演化难题，通过砂岩碎屑组分分析、锆石U-Pb定年、Hf同位素与微量元素测试，揭示了从白垩纪至今的物源变迁过程。研究发现，约99 Ma的Ganj Complex洋弧相关岩石在始新世隆升，始新世前弧沉积物源自Urumieh-Dokhtar岩浆弧（~49-47 Ma）与Ganj Complex；晚始新世-渐新世Bajgan-Durkan Complex隆升事件导致~175-160 Ma碎屑信号涌入马克兰海沟。研究首次提出阿拉伯板块基底碎屑物质（~610-520 Ma）在晚渐新世-早中新世进入缝合带，标志着初始碰撞启动，为理解弧陆碰撞过程提供了关键年代学约束。

　　

地球板块汇聚边界的构造演化一直是地质学研究的前沿课题，尤其是从俯冲到碰撞的转换过程如何影响大陆地壳生长与改造。扎格罗斯-马克兰过渡带作为阿拉伯板块与欧亚板块碰撞的关键区域，其复杂的构造历史长期存在争议：白垩纪以来的多期次俯冲事件如何塑造该区构造格局？弧陆碰撞的精确时间如何界定？不同构造单元的隆升顺序与物源响应关系是什么？

针对这些问题，中国地质大学（北京）的研究团队对西马克兰增生楔的白垩纪-中新世地层展开系统研究。通过整合砂岩碎屑组分统计、锆石U-Pb-Hf同位素联合分析等技术，首次构建了该区从俯冲到碰撞的完整物源演化序列。相关成果发表在《Geoscience Frontiers》上，为理解活动大陆边缘的构造-沉积耦合机制提供了范例。

研究主要采用三大关键技术：1）砂岩碎屑组分的Gazzi-Dickinson法点计数（300颗粒/样），重点鉴定岩屑类型（火山岩/变质岩/沉积岩）；2）锆石U-Pb定年与微量元素同步分析，使用193 nm激光剥蚀系统（ESI NWR 193^UC）联用ICP-MS，对>100 Ma和<100 Ma锆石分别采用²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb和²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄；3）原位Hf同位素测试（65 μm激光斑束）通过MC-ICP-MS完成，数据经Iolite软件处理。

研究结果揭示多阶段演化历史：

1. 白垩纪物源特征
   Chah Mirak组砂岩显示~99 Ma单峰锆石年龄谱（ε_Hf(t)=+10至+16），岩屑以安山玄武质为主，证实Ganj Complex洋弧在白垩纪晚期（Turonian-Coniacian期）已开始隆升。

2. 始新世物源转变
   Bidak组出现~47 Ma单峰年龄（ε_Hf(t)=-5至+12），对应Urumieh-Dokhtar岩浆弧的爆发；Marich组首次检出变质岩屑（云母片岩/板岩），反映Bajgan-Durkan Complex在晚始新世发生折返。

3. 碰撞关键期证据
   晚渐新世-早中新世Dehirdan组出现阿拉伯基底特征锆石（~610-520 Ma），与Urumieh-Dokhtar岩浆弧物质（~93 Ma，ε_Hf(t)=+12至+16）混合沉积，标志Minab-Zendan断裂带初始碰撞。

4. 造山带成熟阶段
   中新世Shahr Pum组含侏罗纪（~175-160 Ma）与白垩纪（~80 Ma）双峰锆石群，证实扎格罗斯-马克兰两域沉积物开始混合，反映造山带全面隆升。

这项研究通过高精度物源分析，首次建立扎格罗斯-马克兰过渡带从俯冲到碰撞的连续演化模型：1）白垩纪北马克兰洋闭合引发Ganj Complex初始隆升；2）始新世Urumieh-Dokhtar岩浆弧成为主导物源；3）晚始新世Bajgan-Durkan Complex折返导致变质岩屑首次出现；4）阿拉伯基底物质在晚渐新世的输入精确限定了初始碰撞时间。该成果不仅厘清了特提斯构造域东段的碰撞时序，更建立了碎屑锆石Hf同位素（ε_Hf(t)）与岩屑组合的耦合判别标志，为全球其他弧陆碰撞带研究提供了方法论借鉴。