(相關(guān)資料圖)

板塊俯沖是實現(xiàn)地球圈層間物質(zhì)循環(huán)和能量交換的最主要方式，對于火山噴發(fā)、地震活動和成礦作用等地質(zhì)事件都會產(chǎn)生重要影響。在俯沖帶不同深度下，關(guān)于板片-地幔相互作用的過程、機制和控制因素等，一直是固體地球科學(xué)界關(guān)注的焦點。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，由于兩者之間在物理條件和化學(xué)成分上的巨大差異，會在界面附近發(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，通過巖漿產(chǎn)物識別俯沖帶不同深度的殼幔相互作用，對認(rèn)識俯沖帶結(jié)構(gòu)和過程具有重要意義。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院、中國科學(xué)院殼幔物質(zhì)與環(huán)境重點實驗室鄭永飛院士研究團隊戴立群教授研究組在長期研究俯沖帶殼幔相互作用的基礎(chǔ)上，選擇中國華北陸塊東南部出露的中生代和新生代鎂鐵質(zhì)巖漿巖作為研究對象，進行了系統(tǒng)的Mo同位素對比研究。結(jié)果表明，這兩個時代的鎂鐵質(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)特征和相對正常地幔偏重的Mo同位素組成，反映其來自俯沖洋殼在弧下深度衍生流體(包括玄武質(zhì)洋殼來源富水溶液和陸源沉積物來源含水熔體)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)特征和相對正常地幔偏輕的Mo同位素組成，反映其來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)合圖解也進一步證實，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