编辑推荐：
氧同位素与铪同位素分析表明伊朗萨南达季-谢里詹带内古尔帕亚甘和沙赫雷克德花岗岩源自上覆岩层部分熔融，高δ1?O值及负εHf(t)揭示其与S型花岗岩的相似性，伸展构造体制与大陆裂谷环境触发深部熔融。
作者：Arezoo Moradi, Hossein Azizi, Yoshihiro Asahara, Masayo Minami, Kenji Horie, Mami Takehara, Yoshiaki Kon, Ryo Anma
伊朗桑南达吉库尔德斯坦大学工程学院采矿系，邮编66177-15175
摘要
伊朗最古老的基底岩石属于新元古代晚期至古生代早期的花岗岩，分布于多个地区。位于伊朗西部桑南达吉-西尔詹带（SaSZ）中部的戈尔帕耶甘（Golpayegan）和沙赫雷科德（Shahrekord）花岗岩属于这一基底岩石。本研究重点分析了来自这两个花岗岩体的锆石颗粒中的氧-铪（O-Hf）同位素比值。从这两种花岗岩中分离出的锆石颗粒具有较高的δ^18O值（MR 5–1：+8.81至+9.51‰；H-55-P：+9.01至+9.37‰），并含有高铝矿物（如硅线石、白云母和富硼矿物（如电气石），这表明这两种花岗岩与S型花岗岩具有相似的特征。此外，负的εHf(t)值（MR 5–1：?15.4至+0.9；H-55-P：?10.9至?1.4）进一步证实其岩浆来源于上地壳物质（如砂岩、泥岩以及含粘土的岩石）的部分熔融。两种花岗岩中的铪模型年龄（TDM2）范围较广（24亿至14.1亿年），显示出源岩成分的多样性。岩浆的注入与大陆地壳的拉伸作用以及浅层温度的升高可能是导致埋藏沉积物部分熔融并形成长英质岩浆的触发因素。研究结果表明，在新元古代晚期至古生代早期，拉伸构造作用以及随后由于大陆地壳变薄导致的地热梯度升高，是北部冈瓦纳地区上地壳物质部分熔融的主要机制。
引言
伊朗高原是阿尔卑斯-喜马拉雅板块的一部分，位于冈瓦纳板块和欧亚板块的交汇处（Berberian和King，1981；?eng?r，1990）。虽然该地区主要由中生代和新生代岩石构成，但最古老的岩石（新元古代晚期至古生代早期）分布较为稀少且集中于特定区域。伊朗的地质特征复杂多样，受到多个主要构造板块的相互作用影响，包括阿拉伯板块和欧亚板块（例如Berberian和King，1981；Alavi，1994；Mohajjel和Fergusson，2000；Shabanian等，2012；Stern等，2021；Azizi和Whattam，2022）。根据St?cklin和Nabavi（1973）的描述，伊朗高原被划分为多个具有独特地质结构的单元。这些单元包括西部的扎格罗斯褶皱带、北部的阿尔博兹山脉以及位于高原西部的桑南达吉-西尔詹带（SaSZ）。此外，乌鲁米耶（Urumieh）-多克塔尔（Dokhtar）岩浆弧（UDMA）横贯伊朗中部。伊朗微大陆的演化深受特提斯洋的影响，从洋盆形成到最终闭合。因此，伊朗保存了来自不同地质时期的丰富岩浆证据。
在伊朗的地质单元中，位于西部桑南达吉-西尔詹带尤为突出。该地区自新元古代晚期以来就存在广泛的变质岩和火成岩。其中古老的花岗岩体对于了解该地区的构造演化和岩浆历史具有重要的价值（Hassanzadeh等，2008；Azizi等，2011；Azizi和Stern，2019；Azizi和Whattam，2022）。这些花岗岩通常经过深度侵蚀后暴露于地表，成为研究地壳形成过程及数亿年来塑造伊朗高原的地质事件的重要标志（Thiele等，1968；St?cklin和Nabavi，1973；Stern，1994；Hassanzadeh等，2008；Azizi和Whattam，2022）。SaSZ内的晚前寒武纪至古生代花岗岩体属于冈瓦纳边缘的一部分，其成因和地质动力学演化存在争议（例如，埃迪卡拉纪：约5.90–5.50亿年，Azizi等，2011；5.61–5.55亿年，Moradi等，2022a，Moradi等，2022b；5.58–5.52亿年，Gholipour等，2022；寒武纪：5.22–5.13亿年，Badr等，2018；5.256±4百万年，Shabanian等，2018）。戈尔帕耶甘变质复合体（GMC）和北沙赫雷科德变质复合体（NSMC）属于西部桑南达吉-西尔詹带（C-SaSZ）（Nutman等，2014；Davoudian等，2016；Ashtiani等，2020；Moradi等，2022b）（见图1和图2）。GMC和NSMC中的花岗岩形成于约5.70–5.55亿年前，被归类为具有科迪勒拉花岗岩特征的I型花岗岩（Badr等，2018；Moradi等，2022a，Moradi等，2022b；Shakerardakani等，2025）。
先前的研究认为这些花岗岩可能起源于埃迪卡拉纪晚期弧相关压缩构造作用期间已有长英质地壳的部分熔融（例如Moradi等，2022a，Moradi等，2022b；Davoudian等，2022）。Shakerardakani等（2025）强调了俯冲作用、地壳循环和年轻地幔物质对GMC花岗岩原岩形成的影响。此外，最近测得的NSMC埃迪卡拉纪基底辉长岩脉的年龄（5.52±10百万年）表明这些岩脉形成于新元古代晚期的拉伸构造环境中，如北部冈瓦纳的大陆裂谷（Riyahi等，2026）。由于新前寒武纪至古生代期间发生的变质作用和化学变化，这些花岗岩的起源仍存在不确定性。本研究将通过分析基底花岗岩中锆石颗粒的氧和铪同位素来进一步探讨其成因。
锆石具有很强的抗变质和风化能力，在800°C以下的温度下仍能保持稳定，能够可靠地记录源岩信息和地质过程中的岩浆演化（例如Watson和Harrison，1983；Hoskin和Schaltegger，2003；Corfu等，2003）。本研究通过分析锆石中的氧和铪同位素来研究该地区两种主要新元古代晚期至古生代早期花岗岩的来源。氧-铪同位素比值提供了关于岩浆来源和地壳演化的关键信息。除了分析氧-铪同位素比值外，我们还结合了先前研究者对这些岩石进行的全岩化学分析和锶-钕（Sr-Nd）同位素数据，以重新评估这些花岗岩的成因变化。
地质背景
桑南达吉-西尔詹带是伊朗的主要地质单元之一（St?cklin和Nabavi，1973），位于西部的阿拉伯板块和东部的伊朗中部之间（见图1）。该带呈西北至东南走向，长度约为1500公里，宽度在50至150公里之间。本研究关注的戈尔帕耶甘花岗岩位于C-SaSZ区域，呈条带状分布，分为两个部分，每部分长约50公里，宽约5公里。
岩石学特征
GMC和NSMC地区的花岗岩具有中粒结构，局部具有片状特征。从岩石学上看，它们主要为颗粒状至糜棱状结构。斑晶主要由碱长石和斜长石组成，周围包裹着细长的云母颗粒。详细岩石学信息见Moradi等（2022a，2022b）的研究。
样品制备技术
通过标准破碎、筛分、密度测量和磁选技术从每个样品中提取了约2公斤的锆石颗粒。为保证质量，仅选取了无裂纹的透明锆石颗粒。来自MR 5–1和H-55-P样品的41颗和5颗锆石颗粒分别在日本极地研究所（NIPR）用双面胶带固定。随后，TEMORA 2和FC1锆石标准样品也被固定在相同的支架上。
结果
GMC的MR 5–1样品和NSMC的H-55-P样品中的锆石颗粒在CL图像上显示出相似的形态（见图5）。MR 5–1样品中的锆石为自形至亚自形，长度为130–255微米，长宽比约为3:1（见图5a）；H-55-P样品中的锆石也为自形至亚自形，但长度较短（120–175微米），长宽比约为2:1（见图5b）。大多数样品显示出振荡分带现象。
岩浆来源和成因
GMC和NSMC花岗岩的^176Hf/^177Hf比值（MR 5–1：0.282169至0.282531；H-55-P：0.282184至0.282507；补充表3）以及负的εHf(t)值（MR 5–1：?15.4至+0.9，n=43；H-55-P：?10.9至?1.4，n=9）均低于贫化地幔的典型值（0.28325，Griffin等，2004）（见图10d）。所有花岗岩中的锆石^176Lu/^177Hf比值均高于0.002（见补充图1A），表明其具有岩浆起源。
结论
通过对戈尔帕耶甘和沙赫雷科德地区新元古代晚期至古生代早期花岗岩的锆石氧-铪同位素分析，重新评估了这些岩石的分类。较高的δ^18O值和负的εHf(t)值，以及较老的地壳铪模型年龄（TDM2）（23.95至14.1亿年），证实这些岩石起源于古老的上地壳物质。
Arezoo Moradi：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据验证、软件应用、方法论构建、概念构思。
Hossein Azizi：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、结果验证、项目监督、软件应用、方法论制定、资金筹集、数据管理、概念构思。
Yoshihiro Asahara：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、软件应用、资源协调、方法论制定、资金筹集、正式数据分析。
Iizuka, Yamaguchi, Hibiya和Amelin, 2015
Moghadam等, 2017
Moritz, Ghazban和Singer, 2006
Rachidnejad-Omran等, 2002
Ramezani和Tucker, 2003
Rossetti等, 2015
Scherer, Whitehouse和Munker, 2007
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
本研究得益于N. Shabanian和A. R. Davoudian在样品采集、评论和讨论方面的支持。本研究源于第一作者在库尔德斯坦大学的博士后研究，并获得了伊朗国家精英基金会（INEF；资助编号：15.42142）的财政支持。此外，还得到了日本学术振兴会（JSPS）等机构的资金支持。
