玻安岩是一类特殊的高镁安山岩,以高MgO含量(>8 wt. %)、高SiO2含量(>52 wt. %)及极低TiO2含量(<0.5 wt. %)为特征。这类岩石形成于亏损、单斜辉石贫乏的方辉橄榄岩或二辉橄榄岩在特定条件下发生高程度部分熔融:高温环境(>1200 ℃)、浅部地幔深度(30–50 km)以及显著富水条件(水含量>2 wt. %)。上述条件在俯冲带环境中最易稳定出现,因此玻安质岩浆成为古老俯冲带初始俯冲的关键判别标志。除玻安岩外,玻安质岩浆还可在下洋壳中以堆晶岩形式产出,也可通过地幔段内的熔体–岩石相互作用形成辉石岩、纯橄岩以及高Cr型豆荚状铬铁矿。前人针对伊豆–小笠原–马里亚纳弧前体系样品开展的年代地层、地球化学与地球物理综合研究,已明确建立初始俯冲岩石演化序列。然而,对于古特提斯和新特提斯洋等古老构造体系,由于地质记录残缺,且其初始俯冲动力学机制仍存在争议,重建这类古俯冲演化过程依然存在很大挑战。
新特提斯洋从二叠纪-三叠纪裂谷作用至新生代洋盆闭合的演化过程,深刻制约了关键金属矿床(如铬铁矿)的形成、古气候演变以及西太平洋板块动力学过程。新特提斯造山带中保存的蛇绿岩套,完整记录了新特提斯洋的演化历史,并揭示侏罗纪至晚白垩世发生过多期洋内俯冲事件。古地磁数据虽限定新特提斯洋开启于二叠纪-三叠纪,但从洋底扩张向初始俯冲的转换时限仍缺乏精确约束。伊朗与印度东北部新近发现早侏罗世榴辉岩相变质作用(190–180 Ma),暗示新特提斯洋存在更早期的初始俯冲事件,然而,在整个新特提斯洋构造域内,目前尚未发现与之相对应的岩浆活动记录。
针对这一问题,开云kaiyun官方网站关键地球物质循环与成矿全国实验室杨经绥院士研究团队,联合比利时荷语鲁汶大学和澳大利亚昆士兰大学等多家研究机构,以雅鲁藏布江缝合带罗布莎蛇绿岩下地壳岩石开展系统的年代学、岩石学和矿物学研究工作,取得了以下创新性认识:

图1 罗布莎蛇绿岩下地壳岩石显微照片

图2 罗布莎下地壳岩石锆石和磷灰石U-Pb年代学及稀土配分图解
(1)罗布莎下地壳岩石由二辉岩、辉长苏长岩和层状辉长岩组成。发育典型的岩浆层理和中堆晶结构。岩相学组成和矿物包含结构指示橄榄石→斜方辉石→单斜辉石→斜长石的矿物结晶顺序(图1)。锆石和磷灰石年代学结果确定其形成时代为晚三叠世(217-216 Ma,图2)。

图3 罗布莎蛇绿岩下地壳岩石单斜辉石微量元素组成(A-B)以及高钙玻安岩分离结晶模拟(C-D)

图4 (A)不同结晶度下高钙玻安质岩浆中单斜辉石比例及其MgO含量;(B)不同结晶度下玻安质岩浆结晶过程的微量元素模拟
(2)单斜辉石平衡熔体计算表明,罗布莎下地壳岩石的母岩浆具有较低的稀土元素含量、亏损高场强元素和富集大离子亲石元素,与俯冲相关的玻安质岩浆特征高度吻合(图3A-B)。
热力学模拟结果表明,高钙玻安质岩浆的矿物结晶顺序为Opx→Cpx→Pl,与罗布莎堆晶岩完全一致(图3C-D)。微量元素的模拟计算表明,罗布莎下地壳岩石可以由高钙玻安质岩浆经13%-54%的分离结晶作用形成(图4)。

图5 雅鲁藏布江缝合带早二叠到晚白垩构造演化示意图
(3)结合雅鲁藏布江缝合带以及新特提斯构造域岩浆变质事件,晚三叠世罗布莎SSZ型下洋壳岩石形成于弧前盆地岩石圈伸展环境,可能代表新特提斯洋构造域最早的初始俯冲记录(图5)。
该成果近期发表在岩石学顶级期刊《Geological Society of America Bulletin》上。开云kaiyun官方网站和比利时荷语鲁汶大学联合培养博士研究生马海涛为第一作者,开云kaiyun官方网站连东洋副教授和杨经绥院士为共同通讯作者,合作者包括开云kaiyun官方网站蔡鹏捷博士、比利时荷语鲁汶大学Olivier Namur副教授、澳大利亚昆士兰大学Jonathan C. Aitchison教授、土耳其Cukurova大学Osman Parlak教授以及江西铜业技术研究院薄容众博士。
本研究由国家自然科学基金项目(42330306、42272068、42302080)、国家重点研发项目(2023YFF0804402)、江苏省卓越博士后计划(2022ZB12)以及国家留学基金联合资助(202406190124)。
论文信息:Ma, H.T., Cai, P.J., Namur, O., Aitchison, J.C., Parlak, O., Bo, R.Z., Lian, D.Y., Yang, J.S., 2026. The earliest subduction initiation of the Neo-Tethys Ocean recorded by a crustal sequence within the Yarlung-Zangbo suture zone. Geological Society of America Bulletin. https://doi.org/10.1130/B38716.1
图文:马海涛,连东洋
审核:陈天宇

