来自马来西亚沙巴州（北婆罗洲）邦吉岛的始新世SSZ型蛇绿岩：锆石U-Pb年龄测定、地球化学特征及其构造意义

《Journal of Asian Earth Sciences》：Eocene SSZ-type ophiolite from Banggi Island, Sabah (Northern Borneo), Malaysia: Zircon U-Pb ages, geochemical characteristics and tectonic implications

Sabah岛Banggi岛蛇绿岩（BIO）首次获得锆石U-Pb年龄（早白垩世，约55-50Ma），地球化学特征显示轻稀土亏损和大离子亲石元素富集，与菲律宾西部的SSZ型蛇绿岩相似，表明BIO形成于前南中国海板块初始俯冲的前弧环境，可能引发区域地层不整合。

　　

Rezal Rahmat|孙琳钟|阿兹曼·阿卜杜尔·加尼|李浩阳|饭塚良之|陈志东|龙翔克

台湾中央研究院地球系统科学国际研究生项目，台北，台湾

摘要

沙巴岛的蛇绿岩呈带状分布，从东南部的达维尔湾延伸至最北端的邦吉岛。本研究首次提供了邦吉岛蛇绿岩（BIO）的锆石U-Pb年龄数据及全岩地球化学信息。该蛇绿岩传统上被认为是三叠纪-始新世“燧石-片岩构造”的一部分，被称为沙巴蛇绿岩，被解释为原南中国海洋壳的残余。通过对五个辉长岩样本和两个闪长岩样本中的锆石进行LA-ICPMS分析，得到²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄约为55–50百万年（早始新世），其高且正的ε_Hf(t)值（范围为+16.6至+10.2）表明其岩浆来源于相对贫乏或年轻的地幔。邦吉岛蛇绿岩的地壳序列包括玄武岩、辉长岩和闪长岩，其特征是轻稀土元素贫乏，大离子亲石元素不同程度富集，同时Nb和Ta也呈现贫乏。其整体地球化学特征与菲律宾西部巴拉望和民都洛附近两个岛屿上的超俯冲带（SSZ）型蛇绿岩相似。结合我们的新数据与区域地质信息，我们认为邦吉岛蛇绿岩形成于原南中国海板块向南俯冲的初始阶段的前弧区域。俯冲作用始于早始新世，导致上地壳扩张并引发相关岩浆活动，形成了蛇绿岩的地壳岩石。这一过程可能造成了区域性地层不整合，并向东扩展至巴拉望和民都洛，最终形成了那里的蛇绿岩及现今被称为卡加延海岭的火山弧。

引言

蛇绿岩代表了出露在造山带或大陆边缘的洋壳碎片和最上部地幔。在南中国海周围，从吕宋岛经民都洛到沙巴岛，分布着多个中生代至早新生代的蛇绿岩复合体（图1a）。然而，这些蛇绿岩似乎与较年轻的南中国海盆地并无遗传联系，后者通常认为形成于约3200万至1500万年前（Briais等人，1993年；Sibuet等人，2016年）。相反，这些蛇绿岩的形成可能与更古老的现代南中国海——即原南中国海（PSCS；Hall，2012年；Zahirovic等人，2014年）的演化有关，后者可能已完全俯冲到北婆罗洲（沙巴）至吕宋-巴拉望-民都洛地区（Rangin等人，1999年；Hall和Spakman，2015年；Wu等人，2016年）之下。例如，沙巴北部和菲律宾西部的蛇绿岩被广泛认为是已消亡的中生代PSCS洋壳的残余（Hall和Breitfeld，2017年；Yumul等人，2020年；Dycoco等人，2021年）。尽管进行了数十年的详细测绘和岩石学研究，但沙巴北部蛇绿岩的形成年龄和地球化学特征仍不明确，直到最近在库达特和马鲁杜湾进行的几项研究（图1b）表明这些蛇绿岩属于白垩纪。本文首次详细研究了邦吉岛蛇绿岩的野外分布、岩石学特征及全岩地球化学性质，并进行了锆石U-Pb和Hf同位素分析；同时记录了数十年来存在的超基性和基性岩的存在（Stephens，1956年；Wilson，1961年）。我们的研究结果表明：（1）基于新的锆石U-Pb年龄数据（55–50百万年），邦吉岛蛇绿岩形成于早始新世；（2）这些岩浆岩显示出轻稀土元素贫乏的特征，具有与伊豆-小笠原-马里亚纳系统前弧岩浆岩相似的地球化学特征；（3）邦吉岛蛇绿岩与邻近巴拉望和民都洛的SSZ型蛇绿岩一样，可解释为原南中国海板块俯冲开始时形成的前弧地壳残余；（4）俯冲作用的开始可能也导致了沙巴北部地区的始新世地层不整合。

节选内容

沙巴的蛇绿岩

在沙巴，传统上被称为“燧石-片岩构造”的蛇绿岩组合包括岩浆岩（超基性辉长岩、辉长岩和玄武岩）、沉积岩（燧石和红页岩）以及变质岩（角闪片岩和片麻岩），根据放射虫和微化石记录，其年龄被确定为三叠纪至始新世（Fitch，1955年；Stephens，1956年；Wilson，1961年；Newton-Smith，1967年；Leong，1977年；Basir等人，1985年）。最近，Wang等人（2023年）对这一构造进行了重新定义

野外与岩石学观察

自Stephens（1956年）和Wilson（1961年）以来，沙巴北部（包括邦吉岛）的蛇绿岩分布情况已有记录。邦吉岛蛇绿岩由超基性至中性火成岩和燧石组成，伴有变质岩和铬铁矿矿床。尽管这些岩石分布不连续，但它们与Penrose会议（Anonymous，1972年）描述的经典蛇绿岩序列的关键成分高度吻合，表明它们可能构成了一个完整的蛇绿岩序列

锆石U-Pb测年分析

锆石颗粒通过传统的重液分离和磁选技术分离出来，然后在双筒显微镜下手工挑选，固定在环氧树脂中并抛光，最后在光学显微镜下拍摄透射光和反射光图像以观察其内部结构（带状结构和包裹体），并选择合适的部位进行后续分析。

锆石

锆石U-Pb年龄

为确定邦吉岛蛇绿岩的形成年龄，共分析了七个岩浆样本（包括三个辉长岩、两个角闪辉长岩和两个闪长岩），这些样本均含有丰富的锆石颗粒。详细分析结果见补充表S2。

来自辉长岩样本18SB52-1的锆石颗粒呈亚自形至无定形，大小在50至200微米之间，呈长条形（长度与宽度比约为1:1–4:1）。这些颗粒显示出了明显的

早始新世蛇绿岩的发现

本研究首次为邦吉岛蛇绿岩的七个样本提供了精确的锆石U-Pb年龄数据。分析的锆石多为自形至亚自形柱状晶体，长度约为50–300微米。这些锆石的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为50.2±0.4至55.4±0.5百万年（图5），表明它们形成于早始新世

未引用的参考文献

Hutchison, 1992; Reagan等人, 2013; Zhang等人, 2025.

CRediT作者贡献声明

Rezal Rahmat：撰写初稿、验证、研究、正式分析、数据管理。Sun-Lin Chung：撰写与编辑、初稿撰写、监督、研究、数据管理、概念构建。Azman Abd Ghani：。Hao-Yang Lee：监督、方法论设计、数据管理。Yoshiyuki Iizuka：方法论设计、研究、数据管理。Chih-Tung Chen：监督、研究。Long Xiang Quek：。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

Rezal Rahmat感谢台湾中央研究院地球系统科学国际研究生项目提供的奖学金。本研究得到了多项资助，最近包括台湾国家科学技术委员会（资助编号：114-2116-M-001-003）和台湾中央研究院（资助编号：AS-IVA-112-M02）对SLC的支持。我们还要感谢副主编Ibrahim Uysal和两位匿名审稿人的建设性意见，这些意见有助于提升本文的质量。