【研究亮点】刘建峰等-GSA Bulletin, JAES：中亚造山带东南部晚古生代末期洋-陆转换以及陆壳聚合过程

　　我国内蒙古东南部位于中亚造山带东段南部，发育多条古生代蛇绿混杂岩带，被认为是西伯利亚和华北古板块之间古亚洲洋最终闭合的地区。由于对各条蛇绿岩带的成因类型和形成时代的认识分歧，导致地质界对该区晚古生代海洋盆地的构造属性和洋陆的演变过程，至今仍存在较大的认识分歧，这也是回答东亚大陆北部聚合过程的关键。西拉木伦河蛇绿混杂岩带位于中亚造山带东南部，其中蛇绿岩属于何种成因类型和所代表洋盆具有何种构造属性（是古亚洲洋演化晚期的残余洋盆、裂谷型小洋盆还是弧后盆地），是制约该区晚古生代构造演化的重大地质构造问题之一。

　　针对这一问题，中国地质科学院地质研究所刘建峰研究员、李锦轶研究员及合作者在对西拉木伦河北侧杏树洼和半拉山蛇绿混杂岩开展1:5万专题地质填图基础上，对蛇绿混杂岩开展了系统的岩石学、年代学和地球化学研究，取得了以下主要进展：

1. 揭示西拉木伦河蛇绿岩代表一个类似现今太平洋的广阔洋盆，而不是裂谷或红海型小洋盆

　　在以往工作中，前人曾将杏树洼混杂岩中灰黑色板岩、变质粉砂岩及灰岩划分为正常的沉积地层单元，命名为上志留统杏树洼组（S3x）或西别河组（S3x），将其中的镁铁质和超镁铁质岩石划分为晚期侵入体。本研究表明，该地质单元为一套遭受了强烈的剪切变形的以硅泥质和凝灰质粉砂岩为基质，包含大小不等蛇纹岩、（枕状）玄武岩、辉长岩、硅质岩以及灰岩等外来岩块的构造混杂岩；在哈什吐井子村北山坡上可见代表洋岛/海山残片的枕状玄武岩、硅质岩和灰岩互层的复合岩块（图1）。对混杂岩中不同产状镁铁质岩块地球化学分析表明，其中既包含正常洋中脊（N-MORB）、富集洋中脊（E-MORB）、洋岛玄武岩（OIB），也包含岛弧以及陆缘弧等多种成因的蛇绿岩残片；对硅质岩岩块的分析也揭示其中存在深海和半深海环境的硅质岩。蛇绿岩和硅质岩成分的多样性表明，它们代表一个类似现今太平洋的广阔的海洋盆地，而不是裂谷或红海型小洋盆（图2A）。

图1. 杏树洼蛇绿混杂岩中洋岛/海山岩块剖面及典型照片

2. 证实西拉木伦河蛇绿岩带是西伯利亚和中朝古板块之间古亚洲洋最终闭合的位置

　　西伯利亚古板块南缘和中朝古板块北缘早-中二叠世及之前的地层中碎屑锆石的年龄组成具有明显的差异（图2A）。对混杂岩基质开展碎屑锆石U-Pb定年结果获得2484Ma、1862Ma、456Ma以及280Ma年龄峰值（图2B）。通过对比表明，华北古板块北缘是混杂岩基质的主要源区，其中少量中、新元古代锆石的存在暗示西伯利亚古板块南缘也提供了物源。基质中存在两侧陆缘物质的贡献指示西拉木伦河蛇绿岩带代表两大古板块的最终缝合带，这也与晚古生代末期安加拉和华夏植物群地理分区反映的板块边界位置是一致的。中亚造山带东南部五道石门-二八地、达青牧场-迪彦庙以及贺根山等蛇绿岩混杂岩中碎屑锆石组成显示西伯利亚古板块南缘的亲缘性，它们代表西伯利亚古板块南缘增生过程古俯冲带或弧后盆地的位置。

图2. 中亚造山带东南部索伦-西拉木伦河缝合带形成过程示意图

3. 提出古亚洲洋闭合之后西伯利亚和中朝古板块之间发生强烈的碰撞造山作用

　　在前人划分的“双井片岩”中解体出半拉山蛇绿混杂岩。不同于杏树洼蛇绿混杂岩，半拉山蛇绿混杂岩遭受了强烈的变质变形作用，基质为长英质片麻岩，岩块包括蛇纹岩、斜长角闪岩、角闪石岩（堆晶辉长岩）以及石榴斜长角闪岩。锆石U-Pb定年结果表明，石榴斜长角闪岩锆石核部年龄为279±4Ma，与半拉山中变辉长岩的形成时代相近；边部的变质年龄为256.5±1.3Ma，为晚二叠世。基质长英质片麻岩锆石边部年龄为250.2±1.0 Ma和251.5±2.5 Ma，与斜长角闪岩变质年龄相近，共同指示半拉山蛇绿混杂岩变质时代为晚二叠世末期。传统的矿物温压计计算和相平衡模拟揭示，石榴斜长角闪岩岩块经历了顺时针变质P-T演化轨迹，变质峰期的温、压条件分别可达700-725℃和8.5-8.8kbar（图3）。考虑到半拉山蛇绿混杂岩的变质特征，结合区域沉积、岩浆、变质、古地磁以及构造变形等资料，认为西伯利亚和华北古板块在晚二叠世末期沿西拉木伦河缝合带发生了强烈碰撞造山作用。

图3. 半拉山蛇绿混杂岩中石榴斜长角闪岩P-T视剖面图

　　本研究通过专题地质填图，查明了中亚造山带研究中争议较大的西拉木伦河蛇绿混杂岩的物质组成和构造变形特征；通过系统年代学、岩石学和地球化学研究，确定了蛇绿岩的成因类型及其代表洋盆的构造属性，获得了反映碰撞造山作用的关键变质证据，为重建古亚洲洋构造域东部洋-陆转换以及东亚大陆北部陆壳聚合过程提供了关键科学依据。

　　本研究得到了国家自然科学基金（42272265）、国家重点研发计划（2017YFC0601301）和中国地质调查项目（DD20190004和DD20230217）的联合资助，近期发表在国际地学期刊GSA Bulletin和Journal of Asian Earth Sciences上。

Liu, J.F., Li, J.Y., Zhao, S., Qu, J.F., Ge, M.H., Lv, Q.L. 2024. Collisional orogeny between the Siberian and Sino-Korean paleoplates: Evidence from geochronology and metamorphism of the metamorphic ophiolite mélange in the Banlashan area near the Xar Moron River in the southeastern Central Asian orogenic belt. Journal of Asian Earth Sciences, 276, 106353.

https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2024.106353.

Liu, J.F., Li, J.Y., Zhang, W.L., Zhao, S., Yin, D.F., Zheng, P.X. 2025. Closure of the Paleo-Asian Ocean and amalgamation of the northern part of the East Asian continent in the latest Paleozoic: Evidence from the Xingshuwa ophiolitic mélange in southeastern Inner Mongolia. GSA Bulletin,

https://doi.org/10.1130/B38086.1.