苏本勋*, 高炳宇, 宁帅, Symeou, V. Pyrite Re-Os dating confirms synchronous magmatism and hydrothermalism in Troodos ophiolite [J]. Geochemical Perspectives Letters, 2026, 41: 29–34. DOI: 10.7185/geochemlet.2629. |
塞浦路斯Troodos蛇绿岩是全球保存最完整的蛇绿岩之一，厘清其形成的时空框架，对认识全球其他蛇绿岩和古大洋岩石圈的演化至关重要。然而，该蛇绿岩的精确形成时限长期存在争议：早期K-Ar、Rb-Sr定年和生物地层学方法给出75–98 Ma的巨大年龄范围；尽管近年来高精度锆石/榍石U-Pb定年将下部辉长岩和斜长花岗岩的结晶年龄限定在93.4–90.1 Ma，但代表岩浆活动最终阶段的枕状熔岩因具有玻安质或拉斑质玄武岩成分且蚀变程度各异，缺乏合适的定年矿物，致使岩浆活动的持续时间无法约束。已有的年代数据似乎暗示Troodos地壳序列的形成持续了数千万年，这对"俯冲起始型蛇绿岩在数百万年内快速形成"的经典假说构成了挑战。那么，Troodos蛇绿岩的主成洋阶段究竟持续了多久？海底热液成矿是否与岩浆活动同步？
值得注意的是，Troodos熔岩中赋存大量典型的塞浦路斯型块状硫化物（VMS）矿床，它们是洋壳形成过程中海底热液系统的"化石"记录，其中黄铁矿保存完好、未经后期改造，是Re-Os等时线定年的理想对象。针对上述问题，中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变国家重点实验室苏本勋研究员与塞浦路斯地质调查局V. Symeou博士合作，对Agrokipia、Memi、Kokkinopezoula和Apliki四个硫化物矿床中的黄铁矿开展了系统的Re-Os同位素定年研究。
图1 Troodos蛇绿岩地质图（a）及四个研究矿床的野外露头照片（b–g）
研究结果显示，四个矿床黄铁矿的Re-Os等时线年龄分别为93.0±5.9 Ma（Agrokipia）、93.1±4.2 Ma（Memi）、92.7±4.0 Ma（Kokkinopezoula）和88.2±1.5 Ma（Apliki）（图2），首次直接限定了Troodos海底热液成矿作用的形成时代。这些年龄与矿区全岩Rb-Sr年龄（95±8 Ma）及上覆硅质岩放射虫生物地层年龄（89–91 Ma）相互印证，证明Re-Os定年结果的可靠性。
图2 四个硫化物矿床黄铁矿的187Re/188Os–187Os/188Os等时线图
将获得的黄铁矿Re-Os年龄与已发表的高精度U-Pb、Ar-Ar、Rb-Sr数据综合集成，研究团队重建了Troodos蛇绿岩的完整年代学框架（图3），获得如下新认识：
（1）洋壳增生与高温成矿同步（∼93–90 Ma）：辉长岩（93.4–91.2 Ma）、斜长花岗岩（91.8–90.1 Ma）与辉绿岩墙（94.5–89.2 Ma）的U-Pb年龄，与三个矿床的黄铁矿Re-Os年龄（∼93 Ma）在误差范围内高度一致，且在全岩Ar-Ar年龄（90.6±1.2 Ma）和生物地层学的共同约束下，证明岩浆作用、火山作用与轴部高温海底热液成矿基本同步发生，主成洋阶段为一个持续仅约3 Myr的短暂快速扩张事件；
（2）增生后低温蚀变与冷却（∼88–74 Ma）：绿鳞石Rb-Sr年龄（86.1–74 Ma）、角闪岩Ar-Ar年龄（88.9–75.7 Ma）及低温热年代学数据记录了洋壳增生后长达约15 Myr的持续热液循环与逐步冷却，直至俯冲就位相关变质作用；
（3）局部岩浆活动延续：辉绿岩墙中年轻一组榍石U-Pb年龄（87.8–81.1 Ma）表明岩浆活动具有长期性和幕式特征，并存在55.5±0.9 Ma的亏损玻安质岩浆活动；Apliki矿床相对年轻的年龄（88.2 Ma）及其黄铁矿显著更高的Re、Os含量，可能与西部局部晚期岩浆作用引起的岩浆成分演化有关。
图3 Troodos蛇绿岩年代学数据综合图（a）与理想化洋壳剖面（b）
该研究首次将VMS型硫化物矿床的黄铁矿Re-Os等时线定年应用于蛇绿岩研究，证明硫化物矿床可以作为古海底热液系统的精确计时器。研究结果表明，Troodos蛇绿岩形成于俯冲起始相关的短暂（∼3 Myr）扩张事件，随后经历了长期的热演化过程；这一完整的"生命周期"模板为理解俯冲带环境下年轻大洋岩石圈的演化提供了关键约束，也为利用黄铁矿Re-Os定年解析古老洋壳中短时限岩浆-热液事件展示了广阔前景。