印尼巽他弧带Ciletuh混杂岩中蛇纹石化橄榄岩的起源与演化:来自岩石学、矿物学和地球化学的证据

【字体: 时间:2025年06月06日 来源:Journal of Asian Earth Sciences: X 1.7

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  本研究针对印尼西爪哇Ciletuh混杂岩中广泛分布的蛇纹石化橄榄岩,通过系统的岩石学、矿物学和地球化学分析,揭示了其三类不同蛇纹石化程度的岩石成因,证实了这些岩石既有岩浆堆积成因(类型1),也有源自地幔的洋中脊玄武岩(MORB)和弧前橄榄岩特征(类型2和3),并发现其形成于俯冲带之上的超俯冲带(SSZ)环境。该研究为重建巽他弧构造演化提供了关键证据,对理解板块俯冲过程中的蛇纹石化、变质作用和交代作用具有重要意义。

  

在东南亚复杂的地质构造背景下,印尼西爪哇的Ciletuh混杂岩作为巽他陆块南缘的关键露头区,长期以来因其广泛分布的蛇纹石化橄榄岩而备受关注。这些岩石不仅记录了板块俯冲过程中的重要信息,更是理解地幔演化、壳幔相互作用的天然实验室。然而,由于强烈蛇纹石化改造和变形作用,这些橄榄岩的原始成因、形成环境及其与区域构造演化的关系一直存在争议,严重制约了对巽他弧构造历史的完整认识。

针对这一科学问题,Akita University联合Padjadjaran University的研究团队对Ciletuh混杂岩中的蛇纹石化橄榄岩展开了系统研究。通过详尽的野外调查、岩石学观察、矿物化学分析和全岩地球化学测试,研究人员首次明确了这些岩石的三重分类体系,揭示了其复杂的成因机制,并重建了从原始地幔演化到后期蛇纹石化的完整过程。相关成果发表在《Journal of Asian Earth Sciences: X》上,为理解超俯冲带(SSZ)环境下的岩石圈演化提供了新的案例。

研究团队主要采用了四种关键技术方法:1)野外地质调查与采样,覆盖Ciletuh混杂岩北部、中部和南部多个露头点;2)显微岩相学分析,包括偏光显微镜观察和矿物成分电子探针(EPMA)测定;3)拉曼光谱技术鉴定蛇纹石矿物多型;4)全岩主微量元素X射线荧光(XRF)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析。

研究结果部分,"Updated field occurrence"描述了蛇纹石化橄榄岩在Ciletuh混杂岩中的空间分布特征,发现其呈不均匀出露,主要分布在北部和中部地区,普遍发育剪切面理、布丁构造和角砾化等变形构造。"Petrography"部分通过显微结构分析将样品划分为三类:类型1(蛇纹石化<10%)保留完好的橄榄石(Fo#~81)和单斜辉石等原生矿物;类型2(60-80%蛇纹石化)以网状蛇纹石结构为主;类型3(>90%蛇纹石化)几乎完全蚀变,发育典型的网状和叶蛇纹石结构。"Raman spectroscopy of serpentine minerals"揭示蛇纹石多型以利蛇纹石为主,伴有少量叶蛇纹石和纤蛇纹石,反映从高温(叶蛇纹石)到低温(利蛇纹石-纤蛇纹石)的变质序列。"Whole-rock geochemistry"显示类型1具有高TiO2
(>1 wt%)、低Mg#(76-78)的堆积特征;类型2-3则显示典型的亏损地幔特征,但存在熔体相互作用的证据。"Mineral chemistry"部分通过橄榄石-尖晶石地幔阵列(OSMA)分析,证实类型2-3源自地幔橄榄岩,而类型1偏离阵列指示岩浆成因。

在"Discussion"部分,研究团队系统阐释了三个关键发现:首先,橄榄岩的双重起源(地幔衍生的类型2-3与岩浆堆积的类型1)反映了超俯冲带环境下地幔楔与熔体的复杂相互作用;其次,蛇纹石多型的分布序列(叶蛇纹石→利蛇纹石→纤蛇纹石)记录了从角闪岩相到绿片岩相的连续变质过程;最后,与蛇纹岩共生的异剥钙榴岩(rodingite)的存在,证实了俯冲带流体参与的交代作用。这些发现共同表明,Ciletuh混杂岩形成于早阶段俯冲的SSZ环境,后期经历多期变形和变质改造。

该研究的突破性意义在于:首次在巽他弧识别出具有明确SSZ特征的蛇纹石化橄榄岩组合,为重建东南亚地区古俯冲系统提供了直接证据;建立的蛇纹石化序列为解析俯冲带变质演化提供了新的矿物学标尺;提出的"岩浆堆积-地幔衍生"双成因模型,深化了对超俯冲带壳幔相互作用的理解。这些认识不仅对印尼区域地质研究具有重要价值,也为全球类似构造背景下的橄榄岩成因研究提供了重要参考。

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