杨天南等-JGS等-不符合经典定义的SSZ蛇绿岩套记录古大洋板块

俯冲消亡历史

　　描述大洋板块形成、消亡历史的“威尔逊旋回”认为大洋岩石圈形成于大陆裂解。蛇绿岩套是留存于大陆造山带内的古大洋岩石圈残片（图1）。完整蛇绿岩套主要由三种岩石组成，即“斯坦曼三位一体”：下部以方辉橄榄岩为主、中部为辉长岩、上部为枕状玄武岩与深海沉积岩。该定义的重点在于蛇绿岩套中的火成岩形成于同一构造事件即大陆裂解。然而，随着研究的积累，学者们发现造山带中绝大部分蛇绿岩套位于俯冲带上盘，而且普遍包含具有弧岩浆岩地球化学属性的玄武岩，这类蛇绿岩套被定义为SSZ蛇绿岩套。SSZ蛇绿岩套的地球化学特点显然不符合蛇绿岩套的传统定义，其所处构造位置也与“威尔逊旋回”不吻合，由此形成“蛇绿岩难题”：在汇聚板块边缘是否能发生岩石圈伸展，从而形成完整大洋岩石圈（蛇绿岩套）？

图1 现代洋中脊的结构与大洋岩石圈的岩石组合及空间分布

（图自Kearey et al., 2009：Global Tectonics）

　　阿尔卑斯-喜马拉雅特提斯造山域发育大量新特提斯阶段SSZ蛇绿岩套（图2），是形成蛇绿岩套概念的经典研究地区。最近，我们完成了对伊朗克尔曼沙赫弧前蛇绿岩套、巴基斯坦拉斯科赫弧间蛇绿岩套的详细解剖，发现两个蛇绿岩套内的部分玄武岩并非形成于洋中脊环境，其形成时代也与方辉橄榄岩不同，并不应该划归蛇绿岩套。

图2 阿尔卑斯－喜马拉雅造山域中段新特提斯阶段（中生代）蛇绿岩套空间分布图

　　我们的研究发现，前人定义的“伊朗克尔曼沙赫弧前蛇绿岩套”实际包含三类玄武岩，形成于三个世代；从老到新依次为：早白垩世晚期具有N-MORB地球化学属性玄武岩、晚白垩世早期具有OIB地球化学属性玄武岩、始新世具有弧岩浆岩地球化学属性的玄武岩。后两者覆盖在各自同时期的陆相沉积岩之上，显见形成于大陆环境；两个沉积岩-玄武岩组合的底界面均为沉积间断面。显然，后两类玄武岩不应该划归蛇绿岩套。

　　巴基斯坦“拉斯科赫弧间蛇绿岩套”由两部分组成：下部为橄榄岩及少量N-MORB玄武岩，被65－49 Ma的辉长岩、英云闪长岩、花岗岩侵入；上部为晚白垩世－始新世玄武岩、安山岩及同时代沉积岩。晚白垩世－始新世侵入岩、喷出岩均显示弧岩浆岩地球化学特点。显然，晚白垩世－始新世玄武岩不应该被划归为蛇绿岩套的组成部分。

　　综合伊朗地块、西北巴基斯坦造山带现有的岩石学、年代学、地球化学资料，对照现代太平洋、大西洋的洋壳结构，存续于中生代期间的新特提斯洋由南、北两个大洋板块组成，二者被洋中脊分割（图3a）。北新特提斯洋从早侏罗世开始向北俯冲于欧亚大陆之下，在欧亚大陆南缘形成长达上万公里的陆缘弧岩浆岩带。阿尔卑斯-喜马拉雅特提斯造山域内的不同区段所具有的构造演化差异主要体现在南新特提斯洋的俯冲时代和俯冲样式的不同。

　　在伊朗Zagros造山带（图3b），新特提斯洋中脊与陆缘弧之间于100 Ma左右发生碰撞，随后的洋中脊俯冲引发弧前拉张，形成发育OIB玄武岩的弧前盆地。南新特提斯洋于55 Ma开始俯冲于欧亚大陆之下，形成始新世陆缘弧岩浆岩带。

　　而在西北巴基斯坦造山带（图3c），新特提斯洋中脊很早就已经死亡（约110 Ma）。经~50 Ma的充分冷却，南新特提斯洋板块沿死亡的洋中脊向北俯冲于北新特提斯洋板块之下，形成晚白垩世-始新世岛弧。

　　约25 Ma左右，伊朗和巴基斯坦区段的新特提斯洋完全消亡，随后发生的陆-陆碰撞和弧-陆碰撞分别形成了伊朗高原和阿富汗高原。

　　可见，造山带中的绝大部分“SSZ蛇绿岩套”并不符合经典蛇绿岩套定义，剔除其中不形成于洋中脊的岩石组成，则“蛇绿岩难题”将不复存在。根据对“SSZ蛇绿岩套”现有认识构建的造山带板块俯冲模型与现代俯冲带并不完全一致。通过详细解剖，将不属于经典蛇绿岩套定义的岩石单元从所谓的“SSZ蛇绿岩套”中移除，确定其形成年代和大地构造背景，将十分有助于构建符合板块构造理论的构造演化模型，从而克服板块构造理论“上陆”难题。

图3 根据克尔曼沙赫、拉斯科赫SSZ蛇绿岩套的岩石组成、不同岩石单元的时-空分布关系，对照现代大洋结构特点、岩石圈组成重建的伊朗段、巴基斯坦段新特提斯洋俯冲演化过程

　　上述研究成果近期发表在《Journal of the Geological Society (London)》期刊上，并在《东华理工大学学报（自然科学版）》做了简要综述。研究受到国家自然科学基金项目（92055206）的资助。

　　1. Yang T.N., Chen J.L., Hou Z.Q. et al. 2022. Multiple volcanic episodes of the Ker Manshah forearc basin, SW Iran: a record of the deactivation and re-initiation of Neotethyan subduction involving a mid–ocean ridge. Journal of the Geological Society, 180 (1): jgs2022–028.

　　原文链接：https://doi.org/10.1144/jgs2022-028

　　2. Ullah I., Xue C., Yang T. et al. 2023. Double Arc–Continent Collision Record in the Latest Mesozoic–Cenozoic Tectonic History of the Himalayan–Tibetan Orogenic Belt in Western Pakistan. Journal of Geological Society, 180 (6): jgs2023-076.

　　原文链接：https://doi.org/10.1144/jgs2023-076

　　3. 杨天南，信迪，2023. 蛇绿岩套研究现状、科学问题、新思考。东华理工大学学报（自然科学版），46 (6): 537-546.

　　原文链接：http://dhlgzkb.paperonce.org/#/digest?ArticleID=1347