铬铁矿是蛇绿岩中产出的主要矿产资源，按成分又可分为高Al型和高Cr型两大类。前者是重要的耐火材料，后者则是自然界用于提炼金属Cr和制造不锈钢不可替代的原材料，也是我国当前极度紧缺的战略性矿产资源。然而，这些不同类型铬铁矿的起源长期未得到有效限定。
针对上述问题，美高美集团4688am的张鹏飞、周美夫和Paul Robinson教授，联合香港大学的John Malpas教授、菲律宾科迪勒拉勘探公司的Graciano P. Yumul Jr.教授及中国科学院广州地球化学研究所的王焰和李杰研究员，选取了菲律宾的Zambales蛇绿岩及其中的铬铁矿床开展了研究。该蛇绿岩形成于45-43Ma，保留了完整的蛇绿岩剖面，并且同时产出了世界级储量规模的高Al型和高Cr型铬铁矿床，是绝佳的研究对象。
研究表明，Zambales蛇绿岩从早到晚发生了四期铬铁矿成矿事件，对应的类型依次为富Ti高Al型、贫Ti高Al型、富Ti高Al型和高Cr型(图1)，基本涵盖了全球蛇绿岩型铬铁矿常见的成分类型。其中，富Ti高Al和贫Ti高Al型铬铁矿对应的成矿岩浆分别属于一般亏损和极度亏损的低Ti拉斑质系列，高Cr型铬铁矿的成矿岩浆则为高Ca玻安质或具有相关成因联系的苦橄质。这种成矿岩浆作用组合及发生的时间顺序，与西太新生岛弧成弧前发育的岩浆作用演变趋势最为吻合，在其它大地构造环境中并不发育，支持上述类型铬铁矿的成矿均大概率发生于洋内初始俯冲的环境。
板片后撤是初始俯冲体系演化的主要驱动力，基于恢复出的不同铬铁矿成矿地球动力学背景，发现上述四期铬铁矿成矿时，板片后撤的速率大体分别为中慢速、慢速、中慢速和中快速，相应速率的变化可能与板片-地幔密度差随时间逐渐发生调整有关。通过影响软流圈的上涌程度，初始俯冲发生的非匀速板片后撤过程，从根本上导致了岩浆地幔源区在成分饱满度、板片流体参与程度及地温梯度等方面出现了反复变化(图1)，从而引发了多样化的岩浆形成及铬铁矿成矿作用。
该项工作通过厘定铬铁矿成矿岩浆的具体成分及时空组合特征，首次将蛇绿岩中不同类型铬铁矿的成矿作用均嵌入了初始俯冲的模型框架，拓展了初始俯冲理论的研究内容。同时，通过剖析各类铬铁矿起源的地球动力学背景差异，不仅阐明了蛇绿岩型铬铁矿成分多样化的原因，也深化了对初始俯冲不同阶段演变细节的认知。
图1. 初始俯冲过程演化及不同类型铬铁矿床形成示意图
相关成果于2024年10月30日刊出在Nature子刊《Nature Communications》上，成果受到了科技部重点研发计划(2023YFF0804404)、国家自然科学基金面上项目(42372097, 42172074)及中央高校基础研究基金的联合资助。
详细内容见论文：Zhang, PF., Zhou, MF., Robinson, P.T., Malpas, J., Yumul Jr, G. P., Wang, C.Y., & Li, J. (2024). Diversities of chromite mineralization induced by chemo–thermal evolution of the mantle during subduction initiation. Nat. Commun. 15, 9385. https://doi.org/10.1038/s41467-024-53508-7.
