Geology：伊朗发现古生代科马提岩

科马提岩是一种非常特殊的火山岩，以其极高的形成温度和独特的矿物组成而闻名。由于其形成条件苛刻，科马提岩在地球上相对罕见，主要分布于太古代时期形成的古老地层中。因此，科马提岩被认为是研究地球早期演化、地幔性质以及板块构造早期形式的重要窗口。此前，科学家们普遍认为，随着地球逐渐冷却，形成科马提岩所需的极端高温条件在太古代（40亿至25亿年前）之后就不复存在。

图1 伊朗东北部 三种科马提岩熔岩流的示意图

伊朗 东北部 位于古特提斯洋的构造活跃带，经历了复杂的板块碰撞和俯冲过程。 前人在该区发现了一些具有特殊地球化学特征的超镁铁质岩石。但是，这些岩石的成因和构造意义尚不清楚，需要进行更加深入的研究。

研究团队对岩石样品进行了详细的实地考察和实验室分析，包括岩石学、矿物学、地球化学等多方面的研究。 结果显示，这些岩石呈现出典型的科马提岩特征，具体特征包括：

1、橄榄石针状结构: 科马提岩最显著的特征之一是其独特的橄榄石针状结构，这是由于岩浆快速冷却形成的。此次发现的岩石样品中就清晰地展现了这种结构，与太古代的科马提岩非常相似。

图2 伊朗东北部科马提岩的野外和显微图片

2、高镁含量: 科马提岩以其极高的镁含量而闻名，这反映了其形成时岩浆的超高温特性。此次发现的岩石样品中，橄榄石部分的氧化镁含量高达30%-35%，与太古代最镁质的科马提岩相当，甚至更高。

3、贫铝特征: 此次发现的科马提岩属于“贫铝型”，这是区别于其他所有后太古代科马提岩的另一个重要特征。地球化学分析结果显示，这些岩石的稀土元素含量也相对较低，表明其岩浆源区可能经历过早期熔融事件，导致了这些元素的亏损。

图3 科马提岩和冷却边缘内橄榄石以及橄榄石尖晶石样品成分变化

图4 微量元素数据原始地幔标准化图

研究人员利用多种方法对这些科马提岩的岩浆起源和演化进行了深入分析。他们发现，这些岩石的母岩浆可能形成于约180公里深处，温度高达1600摄氏度。在这种极端的温度和压力条件下，富含水的橄榄岩发生了部分熔融，产生了富含镁和贫铝的科马提岩岩浆。这些岩浆随后上升至地表，并快速冷却结晶，形成了我们今天看到的科马提岩。

此次发现的科马提岩位于伊朗东北部，位于古特提斯洋的构造活跃带，经历了复杂的板块碰撞和俯冲过程。 一个地幔柱的上升可能与古特提斯洋边缘的晚古生代俯冲带相互作用，为这些科马提岩的产生创造了必要的地球动力学环境。

此次在伊朗 发现的科马提岩，其形成时间可追溯到约2.8亿年前的二叠纪，远远晚于太古代。 这一发现表明，地球内部在远古时期可能比我们想象的要热得多，并且可能存在未知的地质过程，导致了这些“超高温”岩石的形成。 本 研究 不仅确认了古生代科马提岩的存在，也为我们理解 地球早期演化、地幔性质以及板块构造提供了新的证据和视角。

论文信息： Mohsen Mobasheri , Nicholas Arndt , Carole Cordier , Alexander Sobolev , Habibollah Ghasemi , Carlos J. Garrido; Upper Paleozoic komatiites near Mashhad, NE Iran. Geology 2024;  doi: