《Journal of Asian Earth Sciences》：Ophiolites in Pakistan: Key evidence for the geodynamic evolution of the Neo-Tethys Ocean
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新特提斯洋缝合带西缘（WSZ）和印度洋缝合带（ISZ）的蛇绿岩套记录了印度板块与欧亚板块碰撞的地球动力学过程，通过整合地质、地球化学和年代学数据，揭示了WSZ由大陆边缘扩张形成，ISZ则因洋内俯冲-碰撞导致岩浆分异复杂化，最终提出俯冲起始阶段多成因模型。
作者：Inayat Ullah、Peng-Fei Zhang、Wen-Jun Hu、Mei-Fu Zhou
中国科学院地球化学研究所关键矿产资源研究与勘探国家重点实验室，贵阳市550081
摘要
在巴基斯坦，两个主要的中生代晚期新特提斯缝合带——西部缝合带（WSZ）和印度河缝合带（ISZ），标志着新特提斯洋的残余部分。这些缝合带及其相关的蛇绿岩记录了裂谷-漂移历史、印度板块的北向迁移以及印度-欧亚大陆碰撞的地质动力学演化过程。本文旨在完善巴基斯坦蛇绿岩的地质动力学模型，并为重建新特提斯洋的构造演化及阿尔卑斯-喜马拉雅造山系统的形成提供依据。位于印度板块西北边缘的WSZ蛇绿岩中保存了完好的Penrose型岩序列，例如Bela、Muslim Bagh和Waziristan地区的蛇绿岩。这些蛇绿岩最初形成于类似洋中脊的扩张中心，随后在新特提斯洋板块向欧亚板块南部边缘俯冲的过程中转移到了俯冲带上（SSZ）。ISZ则由高度破碎的蛇绿岩混杂体组成，包括Dargai和Shangla-Mingora复合体，反映了沿科希斯坦岛弧发生的复杂的海内俯冲、增生和碰撞过程。这些缝合带记录了新特提斯洋的构造演化过程，岩石学、地球化学和地质年代学数据表明，其岩石类型从洋中脊玄武岩（MORB）逐渐过渡到岛弧玄武岩（IAT）。其地幔岩段中从MORB到IAT再到boninitic的各种地球化学特征，反映了俯冲开始阶段的多样化岩浆作用。WSZ蛇绿岩的形成受到斜向汇聚作用的影响，而ISZ蛇绿岩的形成则与碰撞驱动的增生过程有关，这体现了新特提斯洋闭合过程中的复杂构造机制。
引言
由于巴基斯坦位于印度板块的北部和西部边缘（图1a），其地质动力学演化过程为研究新特提斯洋的历史提供了宝贵的记录。新特提斯洋形成于冈瓦纳超级大陆解体之后，随后在中生代至新生代期间被印度板块向北俯冲所吞噬（Aitchison等人，2007；Bouilhol等人，2011；Bouilhol等人，2013；Gaina等人，2015；Ullah等人，2023）。这种构造演化导致了海内盆地的形成、弧岩浆作用以及大陆-大陆碰撞事件（图1a）。这些过程在巴基斯坦各地的蛇绿岩复合体、弧岩组合和缝合带中都有体现，为该地区新特提斯洋的演化与闭合提供了关键地质证据。在巴基斯坦，两个中生代晚期的新特提斯缝合带——WSZ和ISZ，标志着新特提斯洋的残余部分（图1b；Gnos等人，1997；Jagoutz等人，2015）。WSZ沿着Noshki–Chaman断层的东侧延伸，包含多个保存完好的蛇绿岩复合体，如Bela、RasKoh、Khanozai、Muslim Bagh、Zhob和Waziristan。ISZ沿着主地幔逆冲断层（MMT）分布，包括北部巴基斯坦的Dargai和Shangla-Mingora高度破碎的蛇绿岩混杂体（Anczkiewicz等人，2000）。WSZ蛇绿岩通常保存有完整的Penrose型岩序列和发育良好的变质基底，而ISZ蛇绿岩则高度破碎，与构造混杂体相关（图2；Asrarullah等人，1979；Gnos等人，1997）。这些海洋岩石的遗迹记录了印度板块与欧亚板块之间的新特提斯洋的地质化学、岩浆和地质动力学演化过程（Beck等人，1996；Gaina等人，2015；Ullah等人，2023）。
对巴基斯坦主要蛇绿岩的初步地质研究始于20世纪70年代（Allemann，1979；Asrarullah等人，1979；De Jong和Subhani，1979；Farah和Zaigham，1979；Gansser，1979）。此后进行了更多的地球化学和地质年代学研究（Jan等人，1985；Arif和Jan，1993；Ahmed，1993；Ahmed，1996a；Ahmed和Ernst，1999；Gnos等人，1998a，2000）。根据其岩石学和地球化学特征，这些蛇绿岩大多被解释为起源于SSZ区域，形成于新特提斯洋板块向北俯冲带上，随后在晚白垩世至早第三纪期间被搬运至印度板块的被动大陆边缘（Mahmood等人，1995；Gnos等人，1997；Kakar等人，2014；Ullah等人，2021）。这种解释与区域尺度的构造重建结果一致，显示欧亚板块南部沿Chagai–RasKoh（CRA）和Kohistan岛弧（KIA）存在长期存在的岩浆弧系统（Nicholson等人，2010；Bouilhol等人，2011；2013）。然而，该地区蛇绿岩之间存在显著的地球化学差异，导致对其起源模型存在不同看法。例如，Sarwar（1992）认为Bela蛇绿岩形成于海洋断裂带；Muslim Bagh蛇绿岩可能起源于洋中脊或弧状环境（Siddiqui等人，1996；Siddiqui等人，2011；Khan等人，2007a）；Barbieri等人（1994）提出ISZ蛇绿岩混杂体起源于前弧区域。这些不同的解释突显了巴基斯坦新特提斯洋残余部分的异质性和复杂性，引发了关于WSZ和ISZ蛇绿岩是否代表同一俯冲系统演化过程的问题。
尽管过去已有诸多研究进展，但关于巴基斯坦蛇绿岩的综合研究仍较为零散，缺乏对缝合带范围内岩石学、地球化学和地质年代学数据的系统整合。全面理解蛇绿岩的形成、演化和搬运过程对于重建新特提斯洋及阿尔卑斯-喜马拉雅造山系统的地质动力学历史至关重要。本研究汇编并评估了巴基斯坦主要蛇绿岩的地质、地球化学和地质年代学数据（Beck等人，1996；Gnos等人，1997；Ahmed和Ernst，1999；Kakar等人，2014；Ullah等人，2021；2023）。主要目的是在新特提斯洋背景下综合岩性特征、岩浆演化和地质动力学意义。具体目标包括：（1）对比WSZ和ISZ蛇绿岩的岩性和构造特征，分析其空间和时间变化；（2）利用地球化学和岩石学数据约束岩浆过程和构造亲缘关系；（3）结合这些数据集，提出巴基斯坦蛇绿岩在新特提斯洋地质动力学中的演化与搬运模型。本文修正了现有的蛇绿岩形成模型，并提供了对印度板块西北部新特提斯洋演化的更新解释。多学科数据集的整合加深了我们对海洋岩石圈演化、俯冲过程及阿尔卑斯-喜马拉雅造山系统发育的理解。
巴基斯坦蛇绿岩的总体地质背景
巴基斯坦的地质框架由三个主要地壳板块——阿拉伯板块、欧亚板块和印度板块相互作用形成（图1a）。这种相互作用产生了复杂的地质构造，包括弧状构造、弧状盆地和蛇绿岩（Kazmi和Jan，1997）。因此，巴基斯坦的构造区可划分为两个主要区域（图1b）：特提斯区和冈瓦纳区（Searle等人，1999）。特提斯区进一步细分为八个构造带（从北到……）
巴基斯坦蛇绿岩的详细特征
Bela、RasKoh、Khanozai、Muslim Bagh、Zhob和Waziristan地区的蛇绿岩构成了WSZ（图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11）。Dargai和Shangla-Mingora蛇绿岩复合体构成了ISZ（图12）。各代表性蛇绿岩的基本地质特征、年龄和地球化学数据在表1中总结，并在后续章节中详细介绍。巴基斯坦蛇绿岩的地球化学特征
Bela蛇绿岩（Ahmed，1996b；Ahmed和Ernst，1999）、RasKoh蛇绿岩（Ullah等人，2022a）、Zhob Valley蛇绿岩（Khan等人，2007a；Kakar等人，2014；Khan等人，2020；Kakar等人，2021；Naeem等人，2022）、Waziristan蛇绿岩（Jan等人，1985；Khan等人，2007b；Jalil等人，2023；Ullah等人，2025a）、Dargai复合体（Ullah等人，2019；2022b）以及Shangla-Mingora蛇绿岩（Ullah等人，2025b）的数据被整理用于分析其地球化学演化（表2）巴基斯坦蛇绿岩的地球化学演化
Bela、RasKoh、Muslim Bagh和Waziristan蛇绿岩的地幔岩石主要为harzburgite，其特征是Cpx含量较低，相应地全岩Al2O3和CaO含量也较低（图13a）。这些特征表明这些岩石属于高度贫化的残余岩（Ahmed，1996b；Kakar等人，2021；Ullah等人，2022a；Ullah等人，2025a；b）。这类橄榄岩在Al2O3–CaO图上通常位于马里亚纳前弧区域结论
巴基斯坦中生代蛇绿岩所保存的地质、地球化学和地质年代学记录详细反映了新特提斯洋的构造演化过程及印度板块的北向迁移。研究表明，WSZ和ISZ蛇绿岩代表了海洋板块在海洋内俯冲系统中的残留物，其地球化学特征因构造位置和搬运历史的不同而有所差异。Ali和Aitchison，2005；Coffin等人，2002；Kakar，2011；Salam等人，2024。
撰写——审稿与编辑、初稿撰写、验证、研究、概念化。
Peng-Fei Zhang：撰写——审稿与编辑、验证、监督、研究、概念化。
Wen-Jun Hu：撰写——审稿与编辑、验证、监督、研究、概念化。
Mei-Fu Zhou：撰写——审稿与编辑、监督、研究、概念化。
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。
非常感谢编辑Gao Jianfeng教授对本文的处理。匿名审稿人的建设性评论和建议非常有帮助。本研究得到了中国国家重点研发计划（2024YFC2910200）、国家自然科学基金（42372097）、中国科学院地球化学研究所（科技创新发展基金E2CJ037000）以及相关机构的财政支持。
