东阿尔卑斯Speik蛇绿岩复合体揭示西原特提斯洋早古生代俯冲起始机制

针对俯冲起始动力学过程缺乏完整地质记录的科学难题，本研究通过锆石U-Pb-Hf同位素和全岩地球化学分析，首次在东阿尔卑斯Speik蛇绿岩复合体中识别出晚寒武世-早奥陶世前弧-岛弧岩石序列（FABs-岛弧玄武岩-斜长花岗岩），建立了与IBM弧系相似的完整岩浆演化序列，揭示了西原特提斯洋从俯冲起始到成熟岛弧发育的动力学过程，为理解原特提斯域构造演化提供了关键证据。

　　

地球板块构造系统的核心驱动力——大洋岩石圈俯冲作用的起始机制，一直是固体地球科学领域的前沿课题。由于缺乏保存完好的地质记录，科学家们对俯冲起始的动力学过程仍知之甚少。东阿尔卑斯山脉保存的特提斯构造域蛇绿岩，为破解这一难题提供了珍贵窗口。中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室（Key Lab of Submarine Geosciences and Prospecting Techniques, MOE）的研究团队联合奥地利科学家，通过对Speik蛇绿岩复合体的系统性研究，首次揭示了西原特提斯洋在晚寒武世-早奥陶世的俯冲起始过程。相关成果发表在《Geomechanics for Energy and the Environment》上，为理解全球早古生代板块重组提供了关键证据。

研究人员采用LA-ICP-MS和SHRIMP锆石U-Pb定年技术精确测定岩石形成时代，结合全岩主微量元素分析和原位锆石Hf同位素测试，构建了完整的年代学-地球化学框架。通过对比现代IBM弧系岩石组合，揭示了从洋中脊型地幔源区到俯冲改造型源区的演化轨迹。

研究结果：

1. 年代学框架：

   通过锆石U-Pb定年首次识别出三个构造阶段：晚埃迪卡拉纪（约550 Ma）变质超镁铁岩代表弧后盆地残片；晚寒武世（496-489 Ma）斜长花岗岩和玄武质岩石记录前弧扩张事件；早奥陶世（476-472 Ma）角闪斜长片麻岩标志成熟岛弧形成。早泥盆世（约400 Ma）变质锆石年龄记录了Speik洋闭合事件。

2. 岩石组合特征：

   晚寒武世斜长花岗岩（491±2 Ma）具有剪切型斜长花岗岩特征，形成于前弧扩张环境；同期变质玄武岩（496-489 Ma）显示与亏损MORB相似的ε_Hf(t)值（+2.5至+14.9），但存在Nb-Ta-Zr亏损和较低Ti/V比值（<20），指示俯冲板片流体改造的亏损地幔源区；早奥陶世变玄武岩（476-472 Ma）呈现典型的LILE富集-HFSE亏损岛弧特征，反映成熟岛弧环境。

3. 构造重建：

   综合区域资料提出演化模型：晚埃迪卡拉纪-早寒武世西原特提斯洋板片后撤导致Wechsel-Silvretta-Gleinalpe陆缘弧从冈瓦纳大陆分离，形成Speik弧后洋盆；晚寒武世发生洋内俯冲起始，发育完整的前弧-岛弧序列；早泥盆世洋盆闭合使该弧体重新拼贴至冈瓦纳大陆。

这项研究的意义在于：首次在东阿尔卑斯建立早古生代俯冲起始的完整岩石记录，证实Speik洋作为西原特提斯洋分支的存在；提出的三阶段演化模型为理解原特提斯域与冈瓦纳大陆北缘的构造关系提供了新约束；建立的FABs-岛弧玄武岩-斜长花岗岩判别标志，为全球古老俯冲带识别提供了重要参考。特别是发现俯冲起始阶段就存在板片流体对地幔的显著改造（ε_Hf(t)值跨度达12个单位），挑战了传统认为俯冲初期地幔改造有限的认识，对理解早期地球俯冲带挥发分循环具有启示意义。