伊朗西北部扎格罗斯造山带新生代火山作用揭示板片-地幔相互作用的动力学过程

本综述基于锆石U-Pb定年与Hf-O同位素、全岩地球化学和Sr-Nd同位素数据，系统揭示了伊朗西北部Takab-Shahindezh地区新生代火山岩的成因演化。研究提出始新世Shahindezh火山活动（44-39 Ma）形成于新特提斯洋俯冲晚期，而早-中中新世Takab火山作用（19-16 Ma）标志着俯冲终止和碰撞启动。岩浆源于俯冲沉积物改造的富集岩石圈地幔部分熔融，软流圈上涌触发熔融。晚中新世-第四纪板片撕裂火山作用对Takab地区成矿至关重要。该研究构建了跨越45 Ma的板块构造模型，阐明了从俯冲到板片撕裂的动力学转换过程。

引言

大陆碰撞驱动岩石圈加厚、地壳缩短、隆升、折返、板片断离和弥散性火山作用等复杂过程。汇聚边缘挤压和伸展阶段交替出现，受板片回撤、折离和弧缩短等过程控制。伊朗新生代火山活动记录了阿拉伯-欧亚板块碰撞过程，但其岩浆源区性质和地球动力学机制仍存在争议。Takab-Shahindezh地区为研究俯冲向大陆碰撞转变过程中的岩浆成因机制提供了关键窗口。

地质背景

扎格罗斯造山带作为阿尔卑斯-喜马拉雅造山系的组成部分，延伸约1500公里，由阿拉伯-欧亚板块碰撞形成（约30±5 Ma）。该造山带包含从西南向东北分布的波斯湾前陆盆地、简单褶皱带、叠瓦状构造带、Sanandaj-Sirjan带和Urumieh-Dokhtar岩浆弧等构造单元。西北伊朗的岩浆活动主要与中生代Sanandaj-Sirjan带、新生代Urumieh-Dokhtar岩浆弧和小高加索-阿尔博兹岩浆区相关。

分析方法

研究对Takab-Shahindezh地区的54个火山岩样品进行了系统的年代学、岩石学、矿物学和地球化学分析。采用X射线荧光光谱和电感耦合等离子体质谱分析主量元素和微量元素，电子探针分析矿物化学成分，二次离子质谱分析锆石氧同位素，激光剥蚀电感耦合等离子体质谱进行锆石U-Pb定年，多接收器电感耦合等离子体质谱分析锆石Hf同位素，热电离质谱分析全岩Sr-Nd同位素组成。

岩石学特征

Takab火山岩主要由玄武安山岩、安山岩、粗安岩和英安岩组成，呈斑状结构，斑晶主要为斜长石、单斜辉石和斜方辉石。Shahindezh火山岩包括玄武岩、粗安岩、粗面岩和流纹岩，显示弱碱性至强碱性特征。矿物化学分析显示，斜长石成分从倍长石到奥长石，辉石主要为普通辉石-透辉石系列，角闪石为镁铁闪石和镁角闪石。

年代学与同位素地球化学

锆石U-Pb定年表明，Shahindezh火山岩形成于44-39 Ma（始新世），而Takab火山岩形成于19-16 Ma（早-中中新世）。锆石Hf-O同位素分析显示，Shahindezh样品具有地幔特征的δ¹⁸O值（5.04-6.33‰）和εHf(t)值（-2.4至+6.2），而Takab样品具有较高的δ¹⁸O值（6.65-8.06‰）和较低的εHf(t)值（-5.3至+5.2）。全岩Sr-Nd同位素显示，Shahindezh火山岩具有较低的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr_i（0.7051-0.7055）和较高的εNd(t)值（-0.5至+1.9），而Takab火山岩具有较高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr_i（0.7080-0.7106）和较低的εNd(t)值（-1.4至-3.4）。

岩浆演化过程

地球化学模拟表明，Takab和Shahindezh火山岩主要通过斜长石-辉石主导的分离结晶作用演化，同化混染作用较弱。痕量元素特征显示明显的Nb-Ta-Ti负异常和LILE富集，指示俯冲相关的岩浆成因。Th/Yb与Nb/Yb关系表明地幔源区存在俯冲沉积物组分的加入。REE模拟表明，原始岩浆来自尖晶石-石榴石二辉橄榄岩地幔源区的低程度部分熔融（约10-18%）。

地球动力学意义

研究提出了三阶段构造演化模型：始新世Shahindezh火山作用与新特提斯洋俯冲晚期相关；早-中中新世Takab火山作用标志着大陆碰撞启动；晚中新世-第四纪Sahand火山活动与板片撕裂作用相关。Aras-Mianeh-Ardabil断裂系统作为岩石圈尺度的转换断层，控制着板片撕裂和软流圈上涌过程。Takab地区广泛的中新世-第四纪成矿作用与板片撕裂引起的热流升高和流体活动密切相关。

结论

1. 1.
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