《Journal of Asian Earth Sciences》：Petrogenesis and magmatic fertility of Early Cretaceous magmatic rocks in the Mirkhani Area, northwestern Kohistan Island Arc, Pakistan
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•在西北部科希斯坦岩基中记录的早白垩世岩浆活动，发生在洋内俯冲作用期间•米尔卡尼岩浆活动起源于年轻的俯冲改造地幔熔体，通过分化作用并伴有少量地壳物质的相互作用而形成。•锆石和磷灰石的化学成分揭示了这些岩浆具有水合和中等氧化特征。引言科希斯坦岛弧（KIA）保留了一段非常完整的年轻洋
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在西北部科希斯坦岩基中记录的早白垩世岩浆活动，发生在洋内俯冲作用期间
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米尔卡尼岩浆活动起源于年轻的俯冲改造地幔熔体，通过分化作用并伴有少量地壳物质的相互作用而形成。
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锆石和磷灰石的化学成分揭示了这些岩浆具有水合和中等氧化特征。
引言
科希斯坦岛弧（KIA）保留了一段非常完整的年轻洋内弧构造过程，记录了从俯冲开始到弧体增生以及大陆碰撞过程中的岩浆活动（Jagoutz等人，2009；Jagoutz等人，2018；Petterson，2010；图1a-b）。地质年代学和同位素数据表明，科希斯坦岩基大约在1.54亿年前开始形成，随后在碰撞期间及之后，大陆地壳的参与程度逐渐增加（Ahmad等人，2025；Ahmad等人，2026；Bouilhol等人，2013；Jagoutz等人，2018）。然而，这些发现主要来自岛弧的中部和东部区域。当KIA向北与欧亚大陆碰撞（通过主喀喇昆仑逆冲带）以及向南与印度碰撞（通过主地幔逆冲带）时，铜、铜-铅、铜-金、铬铁矿和热液石英矿床主要集中在主要的缝合带附近（Arif和Jan，2006；Farhan等人，2021；Hussain等人，2021；Hussain等人，2023；Hussain等人，2025a；Hussain等人，2026；Khan等人，2025）。相比之下，西北部科希斯坦岩基中的早白垩世岩浆活动仍知之甚少，尤其是在其时间、岩浆来源、分化过程和成矿意义方面。因此，目前尚不确定该区域是否记录了与科希斯坦其他部分相同的年轻弧体建造过程，或者是否反映了不同的岩浆演化路径。
之前在Drosh–Mirkhani地区的研究建立了当地的地层框架，并记录了钙碱质火山岩和侵入岩、相关的热液蚀变以及含铜矿化作用（Farhan等人，2021；Heuberger等人，2007；Tahirkheli等人，2005；Tahirkheli等人，2012；图2）。通过矿物学和地球化学研究，已经对米尔卡尼地区的斑岩式蚀变特征进行了描述，并初步了解了热液流体的性质（Farhan等人，2021）；而附近的Dammal Nisar铁铜矿床则根据其磁铁矿-硫化物矿物组合和钙硅酸盐组合被解释为矽卡岩系统（Anjum等人，2018；图2）。然而，米尔卡尼侵入体的来源、时间以及相关玄武安山岩的岩浆成因意义，以及地幔熔融、分异结晶和地壳物质混合作用的相对贡献仍不清楚。此外，该地区的成矿年龄尚未确定；因此，仅凭侵入体、热液蚀变和附近铁铜矿化作用之间的空间关联并不能建立直接的成因联系。
西北部科希斯坦岩基中的米尔卡尼岩浆岩为解决这些问题提供了机会。地质年代学和同位素地球化学方法对于确定基性至中性弧岩浆活动的时间和来源以及地壳-地幔相互作用的范围同样重要（Dai等人，2011）。当锆石缺失或数量不足时，原生岩浆磷灰石可以作为替代的U-Pb地质年龄测定工具，尽管其较低的封闭温度和易受蚀变的影响需要仔细评估（Gillespie等人，2022）。此外，基于锆石和磷灰石的氧化还原状态和富集程度的指标受熔体成分、温度和共晶矿物组合的影响；因此，必须使用独立的地球化学和同位素数据进行综合分析（Ballard等人，2002；Nathwani等人，2020；Loucks等人，2020）。主要未解决的问题包括：（1）米尔卡尼侵入体及玄武安山岩是否代表了西北部KIA的早白垩世岩浆事件；（2）其母岩浆主要来源于年轻的、经过俯冲改造的地幔还是涉及了大量演化地壳的混合作用；（3）这些岩浆是否达到了有利于铜金富集的水合和氧化条件。解决这些问题对于矿产勘探也具有重要意义，因为西北部KIA虽然含有含铜蚀变和铁铜矿床，但其研究程度不如特提斯造山带的其他金属矿化段（Hafeez等人，2025）。
在这里，我们利用锆石和磷灰石的U-Pb地质年代学、全岩主微量元素地球化学、Sr-Nd-Pb同位素、锆石Lu-Hf同位素以及锆石-磷灰石微量元素组成等综合数据，来确定米尔卡尼岩浆活动的时间、来源及其成矿意义。
章节摘要
区域地质背景
科希斯坦岛弧是特提斯造山系统的一部分，代表了形成于向北俯冲的新特提斯岩石圈之上的一段保存完好的年轻洋内弧地壳，被欧亚大陆亲缘性的喀喇昆仑地块和印度板块所环绕，分别位于Shyok缝合带和主地幔逆冲带之间（Jagoutz和Schmidt，2012；Searle等人，1999；Petterson，2010；图1a）。该地区为研究提供了极好的机会。
野外和岩石学观察
野外和岩石学观察包括两个空间上不同的数据集：米尔卡尼侵入体及其附近的玄武安山岩（图3，图4），以及空间上独立的Dammal Nisar铁铜矿床（图5，图6）。由于缺乏直接的成因关系、矿石测年数据、蚀变矿物年龄或流体同位素证据，Dammal Nisar仅被纳入区域成矿背景中进行考虑，不意味着它与米尔卡尼侵入体有直接成因联系。
全岩主微量元素分析
全岩主微量元素分析在中国广州的ALS Geochemistry实验室进行。样品制备包括先使用钢颚式破碎机进行初次破碎，然后用玛瑙磨机研磨至200目。通过在1000℃下加热一小时来测定灼烧损失量。对于主要氧化物，将0.9克灼烧后的样品与大约9.0克硼酸锂混合，并在1050–1100℃下熔融成均匀的玻璃珠。
锆石和磷灰石的U-Pb地质年代学
米尔卡尼闪长岩-花岗闪长岩（MD-3）和玄武安山岩（NC-7）进行了LA-ICP-MS U-Pb地质年代学分析，分析结果见补充表S1。
MD-3样品中的锆石晶体呈自形柱状，颜色从无色到浅灰色不等，长度一般在100至200微米之间。阴极发光图像中清晰显示出振荡分带现象，且没有继承的核心或变质边缘。
先前的地质年代学研究表明，科希斯坦岩基的岩浆活动持续了约1.54亿至3000万年，其中大量岩浆作用发生在白垩纪（Bouilhol等人，2013；Burg和Bouilhol，2019；Jagoutz等人，2018）。其中部和东部区域的地质年代学和同位素研究为岩基的形成及从洋内俯冲到碰撞相关岩浆活动的转变提供了区域框架（Jagoutz等人，2009）。
结论
本研究提供了关于早白垩世米尔卡尼岩体的综合地球化学和同位素数据集，包括锆石-磷灰石地质年代学、全岩元素分析、矿物化学及多种同位素系统（Sr-Nd-Pb-Lu-Hf）。主要结论如下：
1.米尔卡尼闪长岩-花岗闪长岩的锆石U-Pb测年结果为1.108±0.15亿年，相关玄武安山岩的磷灰石U-Pb测年结果为1.156±0.093亿年，表明这些岩浆活动发生在早白垩世。
Muhammad Hafeez：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，验证，软件使用，资源提供，方法论设计，调查实施，数据管理，概念构建。Zhongping Ma：撰写——审稿与编辑，验证，项目管理，调查实施。Xiaoyong Yang：撰写——审稿与编辑，可视化展示，验证，监督，项目管理，调查实施，资金筹集。Huishan Zhang：撰写——审稿与编辑，方法论设计，调查实施，数据管理。Jun Tang：
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
本研究得到了“深地探测”和“矿产资源”探索-“国家科学技术重大专项”（项目编号2025ZD1006906）、中国科学院的战略重点研究计划（A类）（项目编号XDA0430301）以及“国家自然科学基金”（项目编号42230801）的支持。两位匿名审稿人的建设性评论和建议也提高了手稿的清晰度和科学解释质量。
Muhammad Hafeez|Zhongping Ma|Xiaoyong Yang|Huishan Zhang|Jun Tang|Syed Nohman Gilani|Zahra Abbasi|Ahmed Shah|Ibrar Khan|Salman Ahmed Khattak|Hou Zhenhui
