土耳其K?rda?蛇绿岩中铬铁矿的高亲铁元素与矿物化学特征：对成因及俯冲起始的约束

本研究针对土耳其东北部K?rda?蛇绿岩地幔段铬铁矿的成因机制问题，通过首次系统分析其高亲铁元素（HSE，含PGE和Au）组成及铬尖晶石-橄榄石矿物学特征，揭示其形成于俯冲起始初期的弧前环境，母岩浆具有介于玻安岩与岛弧拉斑玄武岩的过渡性质（Cr#=0.66-0.68，TiO2=0.18-0.32 wt.%），为理解SSZ型铬铁矿的成矿过程提供了关键地球化学证据。

　　

地球深部的岩石密码往往记录着板块运动的史诗。在土耳其东北部的K?rda?蛇绿岩中，铬铁矿如同镶嵌在地幔橄榄岩中的黑色宝石，其形成过程长期存在争议——它们究竟诞生于大洋中脊的扩张，还是与俯冲带的神秘活动有关？这个问题的答案，直接影响我们对特提斯洋演化历史的解读。

以往研究将铬铁矿简单划分为高铬型（Cr#>0.60）与低铬型（Cr#<0.60），分别对应俯冲带（SSZ）和大洋中脊（MOR）环境。但近年来发现的中间型铬铁矿（Cr#=0.50-0.70）彻底打破了这种二元论，暗示可能存在更复杂的成因机制。更棘手的是，铬铁矿中高亲铁元素（HSE，包括铂族元素PGE和金Au）的分布模式，以及橄榄石与铬尖晶石的矿物化学特征，虽被公认为"地质温度计"，但不同学者对数据解读却大相径庭。

为破解这一谜题，来自阿塔图尔克大学的研究团队对K?rda?蛇绿岩地幔段铬铁矿展开首次系统性研究。他们发现这些以浸染状-半块状构造为主的铬铁矿（图2a-c），其铬尖晶石具有0.66-0.68的Cr#值和0.65-0.72的Mg#值，TiO₂含量低至0.18-0.32 wt.%，属于典型的中间型铬铁矿。更引人注目的是，橄榄石包裹体（Fo=96.21-97.18）比基质橄榄石（Fo=94.25-94.68）显示更高的镁含量，暗示其结晶于高度亏损的地幔环境。

研究采用法国Ifremer实验室的Cameca SX 100电子探针对铬尖晶石和橄榄石进行微区分析，并结合激光剥蚀ICP-MS测定HSE含量。结果显示总PGE浓度仅为73-153 ppb，但呈现明显的Ir族元素（IPGE）富集特征（Pd/Ir=0.77-2.33），且铂异常显著（Pt/Pt*=0.24-0.76）。通过计算重建的母岩浆成分为低TiO₂（0.29-0.44 wt.%）、中等Al₂O₃（13.52-13.80 wt.%）和FeO/MgO比（0.82-1.02），与弧相关岩浆性质吻合。

在"橄榄石成分对铬铁矿成因的指示意义"章节中，研究者揭示包裹体橄榄石的极低Ca含量（<100 ppm）反映其源自高镁熔体与亏损地幔的反应。而"铬尖晶石成分的构造环境指示"部分则通过Cr-Al-Ti三元图解（图7），确证其形成于SSZ环境。特别值得注意的是，HSE分布模式显示部分熔融是主导控制因素，但Pd/Ir比值升高暗示后期岩浆分异也有贡献。

这项发表于《Journal of African Earth Sciences》的研究最终得出结论：K?rda?铬铁矿形成于俯冲起始初期的弧前环境，母岩浆具有从玻安岩向岛弧拉斑玄武岩过渡的特征。该发现不仅为特提斯洋俯冲过程提供了精确的时间锚点，更重要的是建立了中间型铬铁矿与早期俯冲作用的成因联系——这类此前被忽视的铬铁矿，可能是识别古俯冲带起始位置的"地质罗盘"。

在讨论环节，作者特别强调铬尖晶石中发现的橄榄石包裹体（图3d）具有"矿物时间胶囊"的意义：其Fo值高于基质橄榄石的特征，与马里亚纳弧前橄榄岩数据高度一致，为"俯冲起始阶段存在高镁熔体"的理论提供了直接证据。而异常低的Pt/Pt*值则暗示硫化物分异可能发生在岩浆演化的极早期阶段，这对理解PGE成矿机制具有重要启示。

这项研究犹如拼凑板块运动拼图的关键碎片。它不仅解决了K?rda?蛇绿岩的成因争议，更重要的是为全球中间型铬铁矿的构造背景判据建立了新标准。未来，这套基于HSE-矿物化学的联合分析方法，或将成为解剖古俯冲带"婴儿期"特征的标准化研究范式。