【研究亮点】杨帆、尹继元等-JP：西昆仑三叠纪镁铁质-长英质岩套揭示古特提斯洋俯冲-闭合过程

　　西昆仑-帕米尔造山带位于青藏高原西北部，记录了古特提斯洋从俯冲到闭合的关键地质过程，并广泛发育三叠纪-早侏罗世大陆弧岩浆岩，为认识俯冲过程中壳幔相互作用及大陆地壳演化的提供了重要窗口。然而，该区近同期幔源-壳源岩浆之间的成因联系，以及古特提斯洋最终闭合时限长期存在争议，严重制约了对该区岩浆作用与构造演化过程的准确理解。

　　针对上述关键科学问题，中国地质科学院地质研究所尹继元研究员、杨志明研究员、王涛研究员，联合香港大学孙敏教授和赵国春院士与中国科学院新疆分院肖文交院士等团队以西昆仑造山带南昆仑地体北部慕士塔格-塔尔三叠纪岩体为研究对象（图1），系统开展了锆石U-Pb年代学和Hf-O同位素、全岩主-微量元素与Sr-Nd-Pb同位素、矿物地球化学等联合分析。取得的主要认识如下：

图1. （A）帕米尔-西昆仑造山带区域构造简图；（B）帕米尔-西昆仑造山带地质图，显示了主要断层、地体边界和岩浆活动；（C）慕士塔格-塔尔岩体地质图

　　（1）沉积物熔体交代富集岩石圈地幔，并发生不同深度的部分熔融

　　慕士塔格-塔尔岩体镁铁质-中性岩（辉长闪长岩、镁铁质岩墙和暗色包体）与同期I型花岗岩共生，形成于约244-216 Ma。其中，镁铁质-中性岩具有低SiO2（48.7-58.2 wt.%）和高Mg值（34-68），富集大离子亲石元素和轻稀土元素、亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素，显示典型的俯冲相关的弧岩浆地球化学特征。这些岩石具有较富集的同位素组成（(87Sr/86Sr)i = 0.7058-0.7071；εNd(t) = -3.5 ~ -3.0；δ18O = +5.52‰ ~ +7.92‰；εHf(t) = -4.3 ~ +2.5），表明其源区为受到俯冲组分交代的富集岩石圈地幔。锆石原位Hf-O同位素混合模拟进一步表明，地幔源区受到约15%-25%沉积物熔体交代（图2A）。微量元素模拟则显示，这些岩浆来自尖晶石-石榴石相岩石圈地幔不同深度和不同程度的部分熔融（图2B）。

图2. 慕士塔格-塔尔岩浆岩地球化学和同位素特征：（A）镁铁质-中性岩锆石εHf(t)和δ18O图，（B）镁铁质-中性岩La/Yb和Dy/Yb图；（C）花岗质岩石全岩(87Sr/86Sr)i和εNd(t)图，（D）花岗质岩石锆石εHf(t)和δ18O图

　　（2）镁铁质岩浆底侵驱动下地壳含水重熔

　　慕士塔格-塔尔二长花岗岩和花岗闪长岩具有高SiO2（66.4-75.1 wt%）和Na2O、低P2O5含量，结合较低锆饱和温度以及含钙质角闪石-铁质黑云母的矿物组合，显示典型的I型花岗岩特征。这些花岗岩具有富集的Sr-Nd-Hf-O组成（(87Sr/86Sr)i = 0.7070-0.7085；εNd(t) = -4.3 ~ -3.5；δ18O = +6.28‰ ~ +7.51‰；εHf(t) = -5.3 ~ +1.5）与区域古老下地壳同位素组成较为接近。全岩Sr-Nd和锆石Hf-O同位素混合模拟表明，富钾二长花岗岩主要由布伦阔勒群基性岩与变质沉积岩不同比例混合的源岩熔融形成，而花岗闪长岩源岩则以中性下地壳为主（图2C-2D）。同期幔源镁铁质岩浆的底侵不仅提供热量，也向下地壳输入水等挥发分，从而促进并维持地壳熔融。由此，幔源与壳源岩浆共同构成一个相互联系的壳-幔岩浆系统（图3）。

图3 慕士塔格-塔尔镁铁质-长英质岩浆系统成因模型图

　　（3）约束古特提斯洋两阶段俯冲-闭合过程

　　结合区域岩浆岩时空分布与地球化学资料，研究认为，三叠纪古特提斯洋俯冲经历了明显的阶段性变化。早三叠世，古特提斯洋板片以低角度俯冲，地幔楔岩浆活动受到抑制，同时弧后地壳增厚，岩浆活动以花岗岩浆为主（图4B）。约233 Ma以后，俯冲板片逐渐变陡；约223 Ma开始的板片回撤进一步诱发软流圈上涌和地幔楔活化，形成大规模大陆缘弧岩浆活动，并伴随岩浆活动由西昆仑向帕米尔方向迁移以及地壳由增厚转向伸展转变（图4C）。汇编的区域地球化学数据揭示帕米尔-西昆仑造山带三叠纪存在持续的大陆弧岩浆活动，结合区域沉积和变质记录，本研究认为古特提斯洋在晚三叠世-早侏罗世最终闭合（图4A）。

图4 （A）帕米尔-西昆仑造山带古特提斯洋三叠纪古地理重建图；（B-C）古特提斯洋三叠纪俯冲演化模型

　　本研究厘定了西昆仑三叠纪镁铁质-长英质岩套的源区性质与壳幔相互作用过程，并结合区域岩浆、沉积和变质记录，约束了古特提斯洋由低角度俯冲、高角度俯冲及其板片回撤到最终闭合的演化过程。研究结果为认识帕米尔-西昆仑三叠纪构造演化以及活动大陆边缘的壳幔相互作用提供了新的地质约束。

　　该研究成果获得国家自然科学基金项目（U2544212和U2544213）、深地国家科技重大专项（2025ZD1004701）和香港研究资助局（17308023）联合资助，近期发表在国际岩石学权威刊物《Journal of Petrology》上：

论文信息：

　　杨帆, 尹继元*, 杨志明, Fowler M., Petrone C.M., 陶再礼, 陈岳龙, Strachan R., 王涛, 孙敏, 赵国春, 肖文交, 2026. Petrogenesis of a Triassic Magmatic Suite in the West Kunlun, Northwest Tibetan Plateau: Implications for the Geodynamic Evolution of the Paleo-Tethys Ocean. Journal of Petrology, 67, egag069.

　　原文链接：https://doi.org/10.1093/petrology/egag069.

　　近年来，本团队关于特提斯构造域岩浆作用与构造演化取得的一些代表性成果如下：

　　1. Tao, Z.L., Yin, J.Y*., Yang, Z.M., Petrone, C.M., Spencer, C.J., Fowler, M., Wang, T., Sun, M., Zhao, G.C., Xiao, W.J., 2026. Continental collision effects on magma source redox state and water content: insights from thermodynamic modeling. Geological Society of America Bulletin, 138 (3-4): 1563–1584.

　　2. Du, Q., Yin, J.Y*., Xiao, W.J., Wang, T., Fowler, M., Zhu, Z.Y., Tao, Z.L., Zhang, G.B., Sun, M., Zhao, G.C., 2025. Geochemical, thermodynamic and Li isotope constraints on the genesis of rare-metal pegmatites: implications for crustal Li cycling. Global and Planetary Change, 254, 105029.  

　　3. Yang, F., Yin, J.Y*., Yang, Z.M., Fowler, M., Kerr, A.C., Pease, V., Strachan, R., Chen, W., Chen, Y.L., Wang, T., Xiao, W.J., 2025. Petrogenesis of Late Miocene high Ba-Sr granitoids in eastern Pamir, northwest Tibetan Plateau: Insights into lithospheric mantle evolution and geodynamic processes during India-Asia bidirectional subduction. Journal of Petrology, 66 (4), egaf026.

　　4. Tao, Z.L., Yin, J.Y*., Fowler, M., Xiao, W.J., Yang, Z.M., Sun, M., Kerr, A.C., Pease, V., Wang, T., Chen, W., Yang, F., 2024. Geodynamic Evolution of the Proto-Tethys Ocean in the West Kunlun Orogenic Belt, NW Tibetan plateau: Implications from the Sub-Arc Crust and Lithospheric Mantle Modification. Journal of Petrology, 65(10), egae097.

　　5. Tao, Z.L., Yin, J.Y*., Spencer, C.J., Sun, M., Xiao, W.J*., Kerr, A.C., Wang, T., Huangfu, P.P., Zeng, Y.C., Chen, W., 2024. Subduction polarity reversal facilitated by plate coupling during arc-continent collision: Evidence from the Western Kunlun orogenic belt, northwest Tibetan Plateau. Geology, 52(4): 308–313.  

　　6. Yang, F., Yin, J.Y*., Xiao, W.J., Fowler, M., Kerr, A.C., Tao, Z.L., Chen, W., Chen, Y.L., 2024. Early Cretaceous continental arc magmatism in the Wakhan Corridor, South Pamir: mantle evolution and geodynamic processes during flat subduction of the Neo-Tethys oceanic slab. Geological Society of America Bulletin, 136 (9-10): 4175–4194.

　　7. Yin, J.Y*., Xiao, W.J., Sun, M., Chen, W., Yuan, C., Zhang, Y.Y., Wang, T., Du, Q.Y., Wang, X.S., Xia, X.P., 2020. Petrogenesis of Early Cambrian granitoids in the western Kunlun orogenic belt, Northwest Tibet: Insight into early stage subduction of the Proto-Tethys Ocean. Geological Society of America Bulletin, 132 (9-10): 2221–2240