印度西北部拉达克地区尼达尔蛇绿岩复合体中的哈茨堡石-杜尼岩相变及其对橄榄石晶体结构的影响

《Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C》：Harzburgite-dunite transition in the Nidar Ophiolitic Complex, Ladakh, NW India and its effect on olivine crystallographic fabric

　　Nidar Ophiolitic Complex (NOC)的 Mantle Section中，5件辉石岩和3件蛇纹石化 dunite通过矿物化学和微结构分析，揭示了高温（≥1000°C）起源及不同地质背景。辉石岩分为两类：一类具A型CPO和伸展-简单剪切变形机制，与洋中脊或上覆俯冲带相关；另一类具D/E型CPO和简单剪切机制，可能源于俯冲带熔体交互作用。Dunite的矿物化学显示熔体-岩石相互作用，CPO类型（A/E型）与变形机制（伸展-碰撞环境）相关。研究证实蛇纹石化 dunite由亏损 harzburgite 经熔体-岩石相互作用及变形机制转变形成。

　　
喜马拉雅造山带中的蛇绿岩残留体及其动力学演化研究

一、地质背景与研究意义
在喜马拉雅造山带东段拉达克地区，Nidar蛇绿岩复杂体（NOC）作为特提斯洋岩石圈的重要残片，保存了俯冲-碰撞过程中地幔物质演化的关键证据。该区域位于印度板块与欧亚板块碰撞前缘的印度侧，其出露的蛇绿岩套为研究岩石圈演化与板块相互作用提供了理想样本。研究团队通过矿物化学分析和微结构观察，揭示了地幔橄榄岩在俯冲带环境下的多阶段演化过程。

二、岩石学特征与样品选择
研究选取了8个典型样品进行系统分析，其中5个为含单斜辉石的橄榄岩（harzburgite），3个为含单斜辉石的蛇纹石化橄榄岩（dunite）。原始岩体具有典型的蛇绿岩套组成，包括辉长岩、枕状玄武岩和围岩蛇纹岩。显微观察显示，橄榄岩体经历了显著的热液蚀变，形成辉绿岩化、蛇纹石化等次生矿物组合。

三、矿物化学分析要点
1. 橄榄石化学特征：所有样品的Mg#值介于0.91-0.94之间，表明地幔橄榄岩经历了高度分异过程。A型CPO橄榄石（透镜状、定向排列）与俯冲带背景相关，而D/E型CPO则指示熔体-岩石相互作用事件。

2. 单斜辉石特征：发育定向排列的辉石，其晶体形态和分布模式记录了变形历史。辉石中TiO?含量极低（<0.038 wt.%），排除了俯冲带流体交代的可能性。

3. 磁铁矿与单斜辉石：磁铁矿包裹单斜辉石晶粒，显示后期热液活动的改造痕迹。单斜辉石化学成分显示低Al?O?含量（8.67-27.46 wt.%），与俯冲带环境特征吻合。

四、动力变质与CPO类型学
1. 动力重结晶现象：镜下可见大量高温重结晶的橄榄石和辉石晶体，颗粒大小均匀（50-200μm），表明经历过≥1000℃的峰期变质作用。这些特征与板块俯冲带地幔橄榄岩的典型热历史相符。

2. 橄榄石CPO类型学：
- A型CPO（<001>方向优选）：发育在未熔蚀的橄榄岩中，显示简单剪切流动特征，对应初始俯冲带环境。
- D型CPO（<111>方向优选）：出现在熔岩-岩石相互作用带，指示高温高压下的定向流动。
- E型CPO（<101>方向优选）：仅见于蛇纹石化橄榄岩，反映碰撞期改造过程中的流变学转变。

3. 流体-熔体作用证据：单斜辉石中可见熔体包裹体，橄榄石晶体边缘发育卡氏双晶，这些现象共同说明存在大规模部分熔融事件。

五、熔岩-岩石相互作用机制
研究揭示出三阶段演化序列：
1. 初始俯冲阶段：地幔橄榄岩在简单剪切应力下发生部分熔融，形成A型CPO橄榄岩，伴随单斜辉石和斜方辉石的结晶。此时熔体以低钛、高镁为特征，与俯冲带脱水过程相关。

2. 熔体-岩石相互作用：部分熔融产生的熔体与残留岩石发生反应，橄榄石中Cr#值升高（0.50-0.81）反映石榴石相脱水贡献。此阶段形成D型CPO橄榄岩，显示熔体迁移对变形过程的影响。

3. 碰撞期改造：残余地幔橄榄岩在区域挤压应力下经历蛇纹石化，形成E型CPO橄榄岩。磁铁矿包裹体和单斜辉石重结晶共同记录了碰撞期多期次变形事件。

六、构造背景重建
1. 俯冲带环境证据：
- 橄榄岩低钛特征（TiO?<0.038 wt.%）
- 单斜辉石中低Al?O?含量（<27.46 wt.%）
- A型CPO橄榄岩的典型分布模式

2. 碰撞期改造痕迹：
- 蛇纹石化橄榄岩的E型CPO
- 磁铁矿包裹体与残留单斜辉石
- 残余熔体相的低温重结晶特征

3. 动态平衡过程：
研究显示地幔橄榄岩在俯冲-碰撞过程中经历了"部分熔融-熔体迁移-流体交代"的连续作用。橄榄石CPO类型的转变（A→D→E）与不同阶段应力路径和熔体含量变化密切相关。

七、理论意义与实践价值
1. 热力学模型验证：通过矿物化学与流变学证据的结合，支持地幔橄榄岩在俯冲带环境下的多阶段演化模型。橄榄石CPO类型与P-T-t路径的对应关系为板块构造热力学研究提供新依据。

2. 蛇绿岩地球动力学意义：
- 揭示了俯冲带地幔橄榄岩在板块碰撞前的预熔融历史
- 建立了熔体-岩石相互作用与流变学改造的定量关系
- 提出了蛇绿岩套中橄榄岩CPO类型的分类标准

3. 实际应用价值：
- 为特提斯洋岩石圈残片定年提供新的约束条件
- 建立了俯冲带地幔橄榄岩与碰撞带残余岩体的判别标志
- 为深部地幔过程研究提供地表可观测的实物证据

八、研究展望
1. 深部过程探测：建议结合地震层析成像和矿物生长带分析，进一步追踪地幔深部熔融过程。

2. 流体动力学模拟：需要建立考虑水-熔体耦合作用的数值模型，解释CPO类型转变的微观机制。

3. 时间分辨率提升：当前研究主要基于岩石学证据，未来可结合Ar-Ar年代学测定，精确限定各演化阶段的时间序列。

本研究通过整合矿物化学、显微结构分析和CPO类型学，系统揭示了俯冲带地幔橄榄岩在碰撞前后的多阶段演化过程。特别是橄榄石CPO类型的转变规律，为理解板块俯冲-碰撞过程中地幔物质的动态改造提供了关键证据。该研究成果不仅完善了喜马拉雅造山带前碰撞阶段的地幔过程模型，更为全球蛇绿岩套的对比研究建立了新的分类框架。