唐巴尔蛇绿岩中地幔橄榄岩与豆荚状铬铁矿的成因联系及其对俯冲带演化的启示

本研究针对蛇绿岩中地幔橄榄岩与豆荚状铬铁矿的成因关系问题，通过分析唐巴尔蛇绿岩的全岩主微量元素、铂族元素(PGE)及矿物组成，揭示其经历高程度部分熔融(达30%~50%)和熔体交代作用，提出铬铁矿源于玻安质母岩浆结晶，证实该蛇绿岩为俯冲带(SSZ)型，为理解中亚造山带古洋壳演化提供关键证据。

　　

在地球科学领域，蛇绿岩如同记录古海洋演化的"时间胶囊"，其内部的地幔橄榄岩和豆荚状铬铁矿隐藏着板块俯冲过程的密码。中亚造山带作为全球最大的显生宙增生造山带，其西准噶尔地区的唐巴尔蛇绿岩混杂岩带长期存在成因争议——究竟是洋中脊(MOR)还是俯冲带(SSZ)环境的产物？更令人困惑的是，其中广泛发育的豆荚状铬铁矿，其形成机制存在"残余富集说"与"熔体反应说"的学术对立。中国地质大学（武汉）的Zhe Cheng团队在《Journal of Asian Earth Sciences》发表的研究，通过多尺度地球化学解析，为这些谜题提供了新的答案。

研究团队采用X射线荧光光谱(XRF)分析全岩主量元素，电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定微量元素和铂族元素(PGE)，结合电子探针(EPMA)矿物化学分析，对唐巴尔蛇绿岩的方辉橄榄岩、纯橄榄岩和铬铁矿展开系统研究。样品来自西准噶尔地块西南部的唐巴尔蛇绿岩混杂岩带，该区域保存完整的蛇绿岩序列。

背景与岩相学特征
中亚造山带西准噶尔地块记录了古亚洲洋多期次俯冲增生历史。唐巴尔蛇绿岩发育典型的SSZ型岩石组合，其中纯橄榄岩以透镜体形式赋存于方辉橄榄岩中，铬铁矿则多被纯橄榄岩包裹。这种特殊的空间分布暗示三者存在成因联系。

全岩主微量元素与PGE特征
方辉橄榄岩呈现高MgO(41.00–42.25 wt%)、低Al₂
O₃
(0.23–0.43 wt%)特征，具有U型稀土配分模式，Pd/Ir比(0.03–0.19)极低，反映约30%的高程度熔融。纯橄榄岩虽具相似橄榄石Fo值(92.0–93.2)，但铬铁矿Mg^#
(25.7–55.5)和Cr^#
(48.5–87.1)变化范围更大，TiO₂
(0.06–0.29 wt%)和Pd/Ir比(0.08–0.70)显著升高，指示其经历达50%的部分熔融后遭受玻安质熔体交代。高铬型铬铁矿具有极端Cr^#
值(79.8–83.9)和Ir族PGE(Ir, Ru)富集特征，与玻安质岩浆结晶成因吻合。

蚀变影响评估
尽管样品普遍蛇纹石化(LOI=11.83–15.15 wt%)，但相容元素(如Cr, Ni)和PGE保持稳定，高场强元素(HFSE)比值未受明显扰动，确保数据可用于成因讨论。

结论与意义
该研究首次建立唐巴尔蛇绿岩"熔融-交代-结晶"的完整演化链条：1)方辉橄榄岩代表初始熔融残留体；2)纯橄榄岩是熔体通道中二次熔融产物；3)铬铁矿由SSZ环境下玻安质岩浆结晶形成。这一发现不仅证实唐巴尔蛇绿岩的SSZ属性，更为理解中亚造山带古洋壳俯冲起始过程提供了矿物学标尺。研究揭示的铬铁矿形成机制，对全球蛇绿岩型铬铁矿勘查具有重要指导价值。

值得注意的是，团队发现纯橄榄岩中铬铁矿的TiO₂
含量(0.06–0.29 wt%)显著高于方辉橄榄岩(<0.01 wt%)，这一差异被归因于熔/岩反应过程中Ti的活度变化，为识别地幔熔体活动提供了新的地球化学指标。该成果深化了对俯冲带地幔动力学过程的认识，为板块构造理论的发展补充了关键实证。