巴基斯坦西北喜马拉雅Warsak地区Michni碱性岩的岩石学与地球化学特征：岩石成因与构造背景新认识

本研究针对巴基斯坦Peshawar平原碱性火成岩省(PPAIP)内Michni地区碱性岩-碳酸岩的成因争议，通过野外调查、岩相学分析和全岩地球化学(XRF)技术，首次报道了Warsak杂岩中的碳酸岩侵入体，揭示了硅酸盐岩-碳酸岩套的岩浆分异趋势和后期热液蚀变特征，为理解PPAIP省岩浆-交代演化提供了关键证据，建议未来开展同位素研究以进一步约束岩浆源区特征。

　　

在印度板块与欧亚板块碰撞形成的喜马拉雅造山带西北缘，巴基斯坦Peshawar平原碱性火成岩省(PPAIP)以其复杂的碱性岩-碳酸岩组合闻名于世。这些神秘的火成岩不仅记录了特提斯洋闭合后的深部动力学过程，更是稀土元素(REE)和铌等战略资源的重要载体。然而长期以来，关于PPAIP内碳酸岩的成因存在四大争议：是二叠纪-石炭纪单阶段岩浆活动？志留纪岩浆叠加新生代变质作用？还是二叠纪与古近纪两期事件？亦或是地幔柱活动的产物？这些争议严重制约了区域构造演化模型和矿产勘探工作。

针对这一科学难题，中国地质调查局地质科学研究院的研究团队选择PPAIP内尚未被研究的Warsak杂岩Michni地区作为突破口。该区域发育从超基性岩（辉石岩）到碱性岩（霓霞岩、霓石岩、磷霞岩）再到碳酸岩的完整岩石序列，并首次发现碳酸岩侵入体。研究人员通过详实的野外地质调查、系统的岩相学观察和基于X射线荧光光谱(XRF)的全岩主微量元素分析，结合国际通用的岩石分类方案(Woolley and Kempe, 1989; Peccerillo and Taylor, 1976)，揭示了这套岩石的成因机制和构造背景。

关键技术方法
研究团队采集29件代表性岩石样品制作薄片进行岩相学观察，筛选22件样品进行XRF全岩分析。主量元素检测限为SiO₂(0.27%)至P₂O₅(0.03%)，微量元素检测限0.1-1 ppm。使用GCDkit软件处理数据，通过CaO-MgO-FeO+MnO三元图进行碳酸岩分类，采用SiO₂与主量元素二元图展示岩浆演化趋势，并运用Pearce判别图解分析构造背景。

主要研究结果

4.1 岩相学特征
辉石岩含80-90%单斜辉石（普通辉石-霓辉石过渡），显示振荡环带结构；霓霞岩具50-80%辉石+10-20%霞石，发育方钠石、磷灰石等副矿物；碳酸岩分为白色（方解石>90%）和褐色（铁染）两种，呈糖粒状结构。普遍存在的宽石化（钾长石+霓石）和热液矿物（钙霞石、金云母）表明强烈的碱性流体交代作用。

4.2 主量元素地球化学
碳酸岩显著贫SiO₂(1.97-7.20%)而富CaO(34.31-48.12%)，按Woolley分类属钙质-铁质碳酸岩。碱性岩序列从辉石岩（亚碱性）经霓霞岩（碱性）向磷霞岩（过碱性）演化，Al₂O₃-Na₂O-K₂O图解显示准铝质-过碱性趋势，Agpaitic指数(0.42-0.71)指示属Miaskitic型（非Agpaitic极端分异）。

4.3 微量元素地球化学
原始地幔标准化图解显示所有岩石富集Th-U-Ba-K等LILE和Nb-Ta-Zr等HFSE。碳酸岩具显著Sr(3186-4156 ppm)-Ba(137-476 ppm)异常，Ba-Sr图解确认其典型碳酸岩属性。碱性岩中Nb-Zr-Ba的峰谷变化反映磷灰石、榍石等副矿物控制。

5. 讨论与结论
岩相学与地球化学证据支持Michni杂岩为同源岩浆分异产物：早期结晶辉石岩→霓霞岩-霓石岩→晚期碳酸岩。构造判别图显示火山弧花岗岩(VAG)属性，暗示与喜马拉雅俯冲碰撞相关。碳酸岩的高CaO(44.9%均值)和铁染特征指示强烈热液改造，而碱性岩中钙霞石-金云母组合证实存在CO₂-K₂O-rich流体交代。

该研究首次确立Warsak杂岩存在碳酸岩-碱性岩组合，填补了PPAIP省岩石成因框架的关键空白。发现的高Sr-Ba碳酸岩和Nb-Zr异常碱性岩具有REE矿化潜力，为区域找矿指明新方向。未来需通过Sr-Nd同位素和矿物原位分析，进一步约束岩浆源区深度和部分熔融条件。论文发表于《Solid Earth Sciences》，为理解碰撞带碱性岩浆作用提供了喜马拉雅西缘的典型案例。