(相關(guān)資料圖)

板塊俯沖是實(shí)現(xiàn)地球圈層間物質(zhì)循環(huán)和能量交換的最主要方式，對(duì)于火山噴發(fā)、地震活動(dòng)和成礦作用等地質(zhì)事件都會(huì)產(chǎn)生重要影響。在俯沖帶不同深度下，關(guān)于板片-地幔相互作用的過(guò)程、機(jī)制和控制因素等，一直是固體地球科學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)。俯沖板片在不同深度析出不同成分和性質(zhì)的熔/流體，當(dāng)與地幔楔巖石接觸時(shí)，由于兩者之間在物理?xiàng)l件和化學(xué)成分上的巨大差異，會(huì)在界面附近發(fā)生化學(xué)交代作用，由此改造地幔楔的巖石地球化學(xué)組成，最終產(chǎn)生不同類型的俯沖帶巖漿作用。因此，通過(guò)巖漿產(chǎn)物識(shí)別俯沖帶不同深度的殼幔相互作用，對(duì)認(rèn)識(shí)俯沖帶結(jié)構(gòu)和過(guò)程具有重要意義。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院殼幔物質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄭永飛院士研究團(tuán)隊(duì)戴立群教授研究組在長(zhǎng)期研究俯沖帶殼幔相互作用的基礎(chǔ)上，選擇中國(guó)華北陸塊東南部出露的中生代和新生代鎂鐵質(zhì)巖漿巖作為研究對(duì)象，進(jìn)行了系統(tǒng)的Mo同位素對(duì)比研究。結(jié)果表明，這兩個(gè)時(shí)代的鎂鐵質(zhì)巖漿巖在Mo同位素組成上存在系統(tǒng)差異(圖1)，指示俯沖的大洋板片在弧下深度和后弧深度析出的熔/流體具有不同的Mo同位素組成。

研究發(fā)現(xiàn)，中生代鎂鐵質(zhì)巖具有島弧型地球化學(xué)特征和相對(duì)正常地幔偏重的Mo同位素組成，反映其來(lái)自俯沖洋殼在弧下深度衍生流體(包括玄武質(zhì)洋殼來(lái)源富水溶液和陸源沉積物來(lái)源含水熔體)交代的小地幔楔(圖2A和B)。與此相比，新生代鎂鐵質(zhì)巖具有洋島型地球化學(xué)特征和相對(duì)正常地幔偏輕的Mo同位素組成，反映其來(lái)自殘留俯沖板片在后弧深度衍生熔體交代的大地幔楔(圖2C和D)。Mo同位素與Sr-Nd同位素聯(lián)合圖解也進(jìn)一步證實(shí)，中生代和新生代鎂鐵質(zhì)巖漿巖的地幔源區(qū)受到了不同深度和不同類型的化學(xué)交代作用。俯沖板片中的Mo主要賦存在副礦物金紅石中。金紅石在弧下深度可以穩(wěn)定存在，但是在后弧深度發(fā)生分解，這一差別是導(dǎo)致不同深度下的板片來(lái)源熔/流體在微量元素和Mo同位素組成上出現(xiàn)顯著差異的直接原因。

相關(guān)研究成果以“Molybdenumisotopesinmaficigneousrocksrecordslab-mantleinteractionsfromsubarctopostarcdepths”為題，近日發(fā)表在NatureIndex收錄的國(guó)際地質(zhì)學(xué)著名期刊《Geology》上。方偉博士為論文的第一作者，戴立群教授為通訊作者。

文章鏈接：https://doi.org/10.1130/G50456.1