中亞造山帶是一條跨越俄羅斯、蒙古、中國和中亞多個國家的巨型增生型造山帶，是認識和理解增生造山時空演化過程的理想研究區(qū)（Seng?r and Natal’in, 1996; Wilhem et al., 2012；Xiao et al., 2015）。中亞造山帶經(jīng)歷了早期米洛維亞洋（環(huán)繞羅迪尼亞超大陸的超大洋）和后期古亞洲洋的復合增生造山過程。在羅迪尼亞超大陸裂解（750-600 Ma）之前，中亞造山帶1020–892 Ma的蛇綠巖（Gordienko et al., 2010；Khain et al., 2002）和1017–780 Ma的弧巖漿巖（Buriánek et al., 2017；Yang et al., 2020）記錄了米洛維亞洋俯沖增生演化過程；而在羅迪尼亞超大陸裂解形成古亞洲洋之后（Cawood et al., 2007；Zhao et al., 2018；Gladkochub et al., 2019），中亞造山帶的構(gòu)造演化主要受古亞洲洋構(gòu)造演化的控制（600-250 Ma；Wilhem et al., 2012）。目前關(guān)于古亞洲洋俯沖起始的動力學機制存在較大爭議，主要有三種代表性觀點：轉(zhuǎn)換斷層的坍塌（Ren et al., 2014）；與地幔柱作用有關(guān)（Yang et al., 2020）；弧-陸碰撞誘發(fā)俯沖起始（Jian et al., 2014）。

中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所朱明帥副研究員、董淼副研究員、苗來成研究員、張福勤研究員等，聯(lián)合西班牙高等科研理事會（CSIC）的Daniel Pastor-Galán、英屬哥倫比亞大學Matthijs A. Smit副教授和上海交通大學的李順副研究員等以蒙古西部寒武紀蛇綠巖（Ulgey、Gurvan Sayhan 和Zoolen蛇綠巖）為研究對象，通過詳細的野外觀察、巖石學、地球化學和同位素年代學等綜合研究，認為這些SSZ型蛇綠巖代表了古亞洲洋在蒙古西部的俯沖起始記錄。蒙古西部寒武紀SSZ型蛇綠巖與蒙古中南部地區(qū)（Manlay和Namdain hundy蛇綠巖；528-509 Ma）（Zhu et al., 2014）、哈薩克斯坦地區(qū)（Tesiktas、Eastern Arkharsu 和Djalair-Naiman 蛇綠巖；532-513 Ma）（Degtyarev et al., 2021）、準噶爾地區(qū)（唐巴勒、瑪依勒、洪古勒楞、扎河壩和阿爾曼泰蛇綠巖；531-496 Ma）（Ren et al., 2014）、蒙古西南部地區(qū)（Gobi Altai、Gurvan Sayhan和Zoolen蛇綠巖；529-494 Ma）（Jian et al., 2014）和東天山-北山地區(qū)（康古爾塔格、干溝、紅柳河、牛圈子、芨芨臺子和小黃山蛇綠巖；536-496?Ma）（Shi et al., 2018；Yang et al., 2023）發(fā)育的寒武紀SSZ型蛇綠巖（圖1，圖2），表明古亞洲洋不同構(gòu)造位置（>6000千米范圍）發(fā)生俯沖起始的時間均在536-528 Ma之間。顯然，前人提出的俯沖起始動力學機制無法解釋古亞洲洋在短時間（<8?Ma）內(nèi)如此大規(guī)模（>6000千米）俯沖起始的地球動力學原因。

圖1中亞造山帶大地構(gòu)造簡圖

圖2蒙古西部寒武紀SSZ型蛇綠巖的地質(zhì)年代學和地球化學分析結(jié)果

研究團隊前期研究厘定的超過1000千米的寒武紀高壓變質(zhì)帶（548–520?Ma）（Zhu et al., 2023）、中國東北地區(qū)超過1300千米的麻粒巖相變質(zhì)帶（530–500?Ma）（Zhou et al., 2011）、西伯利亞南緣超過1000千米的麻粒巖相帶（507–490?Ma）（Gladkochub et al., 2008）和哈薩克斯坦科克切塔夫超過150千米的高壓-超高壓變質(zhì)帶（540–510?Ma）（Zhang et al., 2016）（圖1），表明米洛維亞洋閉合的時間（即微陸塊與西伯利亞克拉通碰撞時間）為寒武紀，與古亞洲洋俯沖起始的時間相吻合，因此，他們提出微大陸與西伯利亞克拉通寒武紀碰撞事件誘發(fā)古亞洲洋大范圍俯沖起始的新動力學機制。他們的地質(zhì)觀察和數(shù)值模型工作表明（圖3），在碰撞誘發(fā)的俯沖起始過程中，俯沖起始發(fā)生的構(gòu)造位置位于洋內(nèi)薄弱帶，而不是傳統(tǒng)認為的增生地體的邊緣帶，進一步加深了人們對地體碰撞誘發(fā)俯沖起始過程與機制的理解和認識。

圖3碰撞誘發(fā)俯沖起始的數(shù)值模擬結(jié)果

研究成果發(fā)表于國際學術(shù)期刊

Communications Earth & Environment

朱明帥*，Pastor-Galán D.，Smit M.A.，苗來成, 董淼*，張福勤，Sanchir D., GanbatA., 劉成浩，羅曄，李順*.Ophiolites in the Central Asian Orogenic Belt record Cambrian subduction initiation processes. 2024, Communications Earth & Environment, 2024,5: 753. DOI:10.1038/s43247-024-01905-7.

研究受國家自然科學基金項目(42272262和42172241)和中國科學院戰(zhàn)略先導項目(XDB 41000000)等資助。

美編 | 陳永焱

校對 | 劉強