巴基斯坦北部主地幔逆冲带Shangla复合体蛇绿岩中橄榄岩的岩石成因及构造意义

本研究针对巴基斯坦北部主地幔逆冲带Shangla复合体蛇绿岩中的橄榄岩，通过矿物学、全岩地球化学（主量氧化物、微量元素、铂族元素PGE）和Re-Os同位素综合分析，揭示了其岩石成因和熔体演化过程。研究发现这些橄榄岩具有不同程度的亏损特征，Cpx-方辉橄榄岩经历了约10%–15%的部分熔融，形成于洋中脊（MOR）环境；而亏损方辉橄榄岩和纯橄岩则经历了更高程度的部分熔融（约20%–45%），与超俯冲带（SSZ）环境相关。Re-Os同位素系统学显示约250 Ma和450 Ma的模型年龄簇，可能对应于新特提斯洋、Rheic洋和原特提斯洋地球动力学演化中的重大构造事件。该研究为理解特提斯构造域上地幔的化学不均一性和演化提供了重要依据。

　　

在板块构造理论中，蛇绿岩作为古大洋岩石圈的残片，是研究地球动力学演化的关键窗口。位于巴基斯坦北部主地幔逆冲带（MMT）的Shangla复合体蛇绿岩，作为新特提斯洋岩石圈的遗迹，其成因和构造背景长期存在争议。早期研究对其形成环境存在两种截然不同的观点：一种认为其形成于洋中脊（MOR）环境，另一种则支持超俯冲带（SSZ）成因。这一争议不仅影响对特提斯构造域演化的理解，也制约着区域矿产资源的勘探。

为厘清这一科学问题，中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室的研究团队对Shangla复合体蛇绿岩中的橄榄岩开展了系统研究。他们通过详尽的野外调查和室内分析，揭示了这些岩石的成因机制和构造背景，相关成果发表在《Geoscience Frontiers》上。

研究团队采用了多种先进技术手段：电子探针显微分析（EPMA）测定橄榄石、单斜辉石、斜方辉石和铬尖晶石的矿物化学成分；激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）分析单斜辉石的微量元素；全岩主量元素和微量元素通过ICP-OES和ICP-MS测定；铂族元素（PGE）采用镍硫化物火试金结合Te共沉淀法测定；Re-Os同位素分析通过负热电离质谱（N-TIMS）完成。

矿物成分分析显示，橄榄石的镁含量（Fo）从Cpx-方辉橄榄岩（86.5–90.6）到方辉橄榄岩（90.9–92.4）、纯橄岩（91.6–95.2）和铬铁矿（96.8–97.8）逐渐升高。铬尖晶石的Cr#值（Cr/(Cr+Al)×100）在Cpx-方辉橄榄岩中为25.1–29.7，方辉橄榄岩中为34.9–64.0，纯橄岩中达77.3–91.4，铬铁矿中高达79.9–91.6。这些变化反映了不同程度的熔融亏损。

全岩地球化学特征表明，Cpx-方辉橄榄岩具有较高的Al₂O₃（平均1.83 wt.%）、CaO（2.27 wt.%）和ΣREE（12.9 ppb），而亏损方辉橄榄岩和纯橄岩的这些组分显著降低。铂族元素分析显示，所有样品均富集IPGE（Os、Ir、Ru）而亏损PPGE（Rh、Pt、Pd），呈现典型的"勺形"配分模式。Re-Os同位素数据显示两组模型年龄：约250 Ma和450 Ma，分别对应新特提斯洋打开和更早期的构造事件。

综合研究得出以下结论：Cpx-方辉橄榄岩经历了约10%–15%的部分熔融，形成于洋中脊或远弧前盆地环境；亏损方辉橄榄岩和纯橄岩则是Cpx-方辉橄榄岩经历二次熔融（约20%–45%）的产物，与超俯冲带环境密切相关。铬铁矿的形成与方辉橄榄岩部分熔融产生的玻安质熔体有关。

这项研究的重要意义在于：首次系统揭示了Shangla复合体橄榄岩的多阶段熔融历史，为理解特提斯构造域上地幔演化提供了关键证据；建立的矿物化学-地球化学判别指标，为类似蛇绿岩的构造背景分析提供了参考；发现的约450 Ma的Re-Os年龄信息，暗示该地区可能存在更古老的原特提斯洋残片，对重建区域构造演化史具有重要价值。此外，研究揭示的铬铁矿成因机制也为区域矿产资源勘探提供了理论指导。