俄罗斯阿尔泰Chagan-Uzun蛇绿岩岩石成因和构造背景研究

The Central Asian Orogenic Belt (CAOB) is one of the largest accretionary orogens on the Earth. This belt contains abundant ophiolites with diverse ages and origins, therefore becoming a unique site for studying the mechanism of ophiolite genesis and ocean-continent transformation during accretionary orogenesis. The Chagan-Uzun ophiolite in Russian Altai is a key component of the subduction-accretion system in northwestern CAOB. However, its petrogenesis and origin remain unclear. This hinders our understanding on the paleogeographic framework of the northwestern CAOB and its crustal growth mechanism. On basis of detailed field investigation, this project will carry out a combined study of petrology, mineral/whole-rock geochemistry, geochronology, and Nd-Hf-Os isotopic compositions on peridotites, amphibolites, basaltic lavas and gabbro/pyroxenite dykes within the Chagan-Uzun ophiolite. The aims are: (1) to reveal the source nature and petrogenetic processes of the above-mentioned rock types; (2) to understand the origin, tectonic setting and crust-mantle processes of the Chagan-Uzun ophiolite. Through comparison with previous ophiolite studies in the Chinese and Mongolian Altai, it is expected to understand the tectono-magmatic evolution and ocean-continent distribution within these distinct regions. All these data will provide important clues on the subduction-accretion history and crustal growth of the northwestern CAOB.

中亚造山带是全球最大的增生造山带之一，发育众多不同时代和类型的蛇绿岩，是研究蛇绿岩岩石成因以及增生造山过程中洋-陆转换等复杂壳-幔过程的天然实验室。位于俄罗斯阿尔泰的Chagan-Uzun蛇绿岩是该造山带西北部俯冲-增生体系的重要组成部分。然而，有关其岩石成因和构造背景至今仍不清楚，限制了对中亚造山带西北部古洋-陆格局和地壳增生机制的深入认识。在详细野外地质调研的基础上，项目将对Chagan-Uzun蛇绿岩中橄榄岩、角闪岩、玄武岩和辉长/辉石岩岩墙等展开岩石学、矿物化学、元素地球化学、年代学和Nd-Hf-Os同位素的综合研究，以期查明这些不同岩类的源区性质和成岩特征，揭示它们的岩石成因、形成背景和深部壳-幔过程。通过对比中国和蒙古境内阿尔泰山脉蛇绿岩的研究成果，深入分析不同地域间的岩浆-构造活动和古洋-陆格局，限定中亚造山带西北部的俯冲-增生历程，为其地壳生长和演化提供重要制约。

俄罗斯阿尔泰新元古代Chagan-Uzun蛇绿岩记录了中亚造山带西北部的俯冲-增生历史和洋-陆转换过程。本项目围绕其岩石成因、构造属性和地球动力学过程这一科学问题，对该蛇绿岩不同岩性端员展开了详细的野外调研、岩相学观察以及单矿物/全岩主微量元素和全岩Re-Os同位素分析。研究表明，Chagan-Uzun蛇绿岩的地幔端员以方辉橄榄岩和贫单斜辉石的二辉橄榄岩为主，强烈亏损玄武质熔体组分但不同程度富集SiO2（岩相学上表现为高的斜方辉石含量）。另外，这些岩石的全岩以及单斜和斜方辉石均显示低的重稀土元素含量以及富集的轻稀土和大离子亲石元素。它们是软流圈地幔在俯冲板片熔/流体交代后或者该地幔在熔/流体不断加入的情况下经历减压、高程度部分熔融的产物，可能形成于弧前环境。Re-Os同位素数据进一步显示，Chagan-Uzun蛇绿岩中橄榄岩的源区是不均一的，主要由新元古代晚期的富集对流上地幔和新元古代早期古亚洲洋在初始开启过程中形成的亏损残留地幔以不同比例混合组成。这一研究不仅限定了古亚洲洋在中亚造山带西北部早期的形成和演化，而且还揭示了洋内弧弧前地幔的物质组成以及复杂的熔融和交代过程。为了更加深入地认识洋-洋俯冲体系下，板片与地幔楔之间的地球化学动力学过程，本项目还对与Chagan-Uzun蛇绿岩相伴生的新元古代火山岩开展了细致的研究，从中识别出玻安质火山岩、两类拉斑质火山岩和少量高镁安山岩。地球化学模拟显示，它们可能是在洋内弧初始阶段弧后盆地开启或弧向迁移的构造环境下，由地幔楔不同端员经历俯冲板片组分差异性富集作用后部分熔融形成。结合已有资料，我们推测，相似的过程可能普遍存在于洋内弧发育的初期阶段，对玻安质岩石的形成具有重要贡献。