扬子地块西北缘新元古代水磨碱性-碳酸岩杂岩体的岩石成因及构造意义

为探究扬子地块西北缘新元古代构造演化及碱性-碳酸岩杂岩成因，研究人员对水磨杂岩体开展岩石学、锆石U-Pb年代学、矿物化学及Sr-Nd-C-O同位素综合研究，揭示其形成于大陆弧后伸展环境，源于受俯冲流体交代的富集岩石圈地幔低程度部分熔融，支持板块俯冲模型，为全球碱性-碳酸岩成因机制提供新案例。

　　

新元古代是地球构造格局剧变的关键时期，扬子地块西北缘的构造属性长期存在"地幔柱裂谷"与"俯冲-弧"模型的争议。碱性-碳酸岩杂岩作为深部地幔过程的"探针"，其成因机制对理解区域动力学背景至关重要。然而，扬子地块西北缘罕见此类杂岩报道，且已有研究多集中于钙碱性岩类，导致对伸展背景下地幔熔融与壳幔相互作用的认知存在空白。

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Bin Lin等人在《Precambrian Research》发表研究，首次对水磨碱性-碳酸岩杂岩体开展系统分析。通过LA-ICP-MS锆石U-Pb定年（855±4 Ma）、电子探针矿物化学、全岩主微量及Sr-Nd-C-O同位素测试，结合岩相学观察，揭示该杂岩形成于俯冲相关的弧后伸展环境，提出"流体交代富集地幔→岩浆分异→液态不混溶"的成因模型，为扬子地块新元古代构造演化提供关键约束。

关键技术包括：LA-ICP-MS锆石U-Pb定年确定成岩时代；电子探针分析单斜辉石、黑云母等矿物化学组成；全岩XRF和ICP-MS测定主微量元素；TIMS测定Sr-Nd同位素比值；质谱法分析碳酸岩C-O同位素组成。样品采自米仓山推覆构造带南缘的水磨杂岩体，涵盖霓霞岩、霓辉正长岩及碳酸岩等岩相。

地质背景
扬子地块西北缘的汉南-米仓山隆起带发育新元古代岩浆岩，但碱性-碳酸岩组合仅零星出露。水磨杂岩体侵位于火地垭群麻窝子组大理岩中，受NE-SW向断裂控制，面积约2.6 km²。

岩相学特征
杂岩体由超基性碱性岩（霓霞岩、霓石岩）、正长岩（霓辉正长岩、黑云母正长岩）及火成碳酸岩组成。单斜辉石显示富Ca（0.94-0.96 apfu）、高Al（0.29-0.48 apfu）特征，指示岩浆演化早期单斜辉石分离结晶。

年代学与地球化学
锆石U-Pb年龄855±4 Ma（霓石岩）与已有正长岩年龄（860±5 Ma、869±4 Ma）一致，限定岩浆活动时限。全岩富集LREE（轻稀土元素）和LILE（大离子亲石元素），亏损HFSE（高场强元素），⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始比0.7042-0.7056，εNd(t)=+0.28~+4.97，反映富集岩石圈地幔源区。

岩石成因
地球化学模拟表明：①超基性碱性岩源于含石榴石尖晶石二辉橄榄岩低程度（<5%）部分熔融；②正长岩经历地壳混染与分离结晶（AFC过程）；③碳酸岩通过硅酸盐-碳酸盐熔体不混溶形成，后期受流体改造。

构造意义
综合同位素与地球化学数据，提出扬子地块西北缘860 Ma处于俯冲诱发的弧后伸展环境，俯冲板片流体导致地幔碳化和交代，触发熔融。该模型支持新元古代扬子地块北缘存在主动大陆边缘构造体制。

结论与意义
研究首次建立扬子地块西北缘碱性-碳酸岩杂岩的成因链条：①俯冲流体交代富集地幔→②低度熔融形成霞石质岩浆→③单斜辉石分离结晶形成超基性岩→④地壳混染生成正长岩→⑤熔体不混溶分离碳酸岩。这一发现不仅为Rodinia超大陆裂解过程提供关键岩石学证据，更创新性提出俯冲相关伸展背景下碱性-碳酸岩杂岩的形成范式，对全球类似构造环境的岩浆活动研究具有借鉴价值。