伊朗高原是特提斯洋闭合、阿拉伯板块和欧亚板块长期汇聚形成的。持续进行的大陆碰撞作用使得伊朗高原有“年轻的、未成熟的青藏高原”之称,它是研究大洋俯冲-陆陆碰撞造山过程的天然实验室。研究伊朗高原的一个重要任务就是研究碰撞造山过程中岩石圈结构特征和成分变化。目前,对伊朗高原岩石圈的认识主要来自于地球物理观测,但不同资料对壳幔界限、岩石圈的厚度及热状态存在较大差异或制约不足。同时,伊朗高原上广泛分布的火山岩成因及机制亦颇有争议,因此迫切需要对伊朗高原的岩石圈结构和组成进行地球化学研究。
澳门赌场地质与地球物理研究所特提斯研究中心苏本勋副研究员与台湾大学和伊朗Birjand大学进行合作,选择伊朗境内唯一的地幔捕掳体出露点为突破口,对研究程度较低的高原东北部岩石圈地幔展开系统研究并得到以下几点认识:(1)伊朗东北部岩石圈地幔主要由尖晶石二辉橄榄岩组成,辉石岩分布普遍;(2)尖晶石二辉橄榄岩变形特征明显,具有原始地幔的成分特征,是部分熔融与地幔交代叠加的结果(图1);(3)辉石岩显示连续的成分变化,应为深部来源的熔体与石榴石相橄榄岩反应的产物;(4)建立了该区岩石圈结构和热状态,其厚度至少为100km,莫霍面应在42km左右(图2)。此项研究成果为认识伊朗高原的岩石圈结构和组成提供了重要的地球化学资料。
该研究成果近期发表在Lithos上(Su et al. Composition and structure of the lithospheric mantle beneath NE Iran: Constraints from mantle xenoliths. Lithos , 2014, 202: 267-282)。
图1 不同岩石类型中单斜辉石的微量元素特征。(橄榄岩平坦的配分形式,与原始地幔类似(a,b);辉石岩不同于橄榄岩和原始地幔,与石榴石相橄榄岩相近。)
图2 伊朗东北部岩石圈组成、结构和热状态