新聞動態(tài)廣州地化所、深地科學(xué)卓越創(chuàng)新中心在前新生代俯沖侵蝕與地殼物質(zhì)再循環(huán)研究中取得重要進(jìn)展
俯沖侵蝕是匯聚板塊邊緣上覆板塊物質(zhì)被刮削并隨俯沖板片沿俯沖隧道進(jìn)入到地幔的地質(zhì)過程，是全球地殼物質(zhì)再循環(huán)的一種重要途徑。這已被新生代活動俯沖帶的大量地球物理觀測資料所證實。該過程的發(fā)生主要與無震海嶺、大洋高原、海山鏈或洋中脊等海底正高地形隨俯沖板片進(jìn)入俯沖帶有關(guān)。新生代活動俯沖帶一些埃達(dá)克巖的形成被認(rèn)為可能與俯沖侵蝕過程有關(guān)。另外，大量研究顯示，與新生代發(fā)生的俯沖侵蝕過程相伴，還常出現(xiàn)弧巖漿前鋒向大陸內(nèi)側(cè)遷移、弧前地殼部分截切、弧前盆地快速沉降、弧前由老到新的沉積物記錄快速的碎屑沉積物源更新等現(xiàn)象。這些為識別消亡俯沖系統(tǒng)存在的俯沖侵蝕作用提供了重要線索。然而，消亡的俯沖系統(tǒng)由于缺乏俯沖大洋板塊的地形資料和完整的弧巖漿巖系列巖石等因素，使得識別古老俯沖帶中是否曾經(jīng)發(fā)生過俯沖侵蝕作用尤其困難。這明顯削弱了俯沖侵蝕在新生代以前全球地殼物質(zhì)循環(huán)中所發(fā)揮的重要作用。
針對上述科學(xué)問題，中國科學(xué)院廣州地化所、深地科學(xué)卓越創(chuàng)新中心巖石學(xué)學(xué)科組楊宗永博士（現(xiàn)為中科院地化所博士后）和王強研究員等對青藏高原中部尼瑪縣地區(qū)的中侏羅世康瓊埃達(dá)克巖開展深入研究，確定了前新生代俯沖侵蝕作用的存在。尼瑪縣東部距離班公湖-怒江縫合帶僅~20 km的康瓊埃達(dá)克巖（圖1）形成于晚侏羅世（~155 Ma）。大量的地質(zhì)、巖漿和古地磁證據(jù)顯示，南羌塘和北拉薩地塊之間的班公湖-怒江洋在白堊紀(jì)閉合，因此晚侏羅世康瓊埃達(dá)克巖為俯沖階段巖漿產(chǎn)物?？淡偘＿_(dá)克巖以富鈉、高Sr/Y（圖2A-B）、富集Sr-Nd同位素、正常幔源巖漿鋯石O同位素和偏低的全巖Zr飽和溫度（700-800oC）為特征。其富集的Sr-Nd同位素不能由地殼混染或俯沖沉積物熔融產(chǎn)生，而更可能是源區(qū)混合的結(jié)果。結(jié)合大量實驗巖石學(xué)的資料，揭示康瓊埃達(dá)克巖漿的形成條件為1.5-2.5 GPa壓力條件下的水致熔融（圖2C）。進(jìn)一步的證據(jù)顯示，作為班公湖-怒江洋在晚中生代向北俯沖系統(tǒng)的上盤，南羌塘在此時可能發(fā)生了俯沖侵蝕作用，這些證據(jù)包括：（1）區(qū)域上同期及更早的弧巖漿具有明顯的向北側(cè)遷移的趨勢（圖1和2D）；（2）稍早時期的殘留弧前碎屑沉積記錄了快速的沉降事件；（3）該弧巖漿巖與縫合帶之間的極短距離（指示部分弧前地殼被俯沖過程截切）；（4）前人的Pb同位素指示康瓊埃達(dá)克巖的巖漿源區(qū)包含類似南羌塘地殼的組分。因此，康瓊埃達(dá)克巖記錄了巖漿侵位之前發(fā)生了俯沖侵蝕作用（圖3），即俯沖帶上盤南羌塘地殼組分被帶入弧下地幔深度[50-80 km（1.5-2.5 GPa壓力范圍內(nèi)）]發(fā)生了部分熔融形成了埃達(dá)克質(zhì)巖漿。該巖漿巖為前新生代消亡俯沖帶曾發(fā)生的俯沖侵蝕作用提供了首個巖漿巖證據(jù)，其與新生代活動俯沖帶的研究實例共同表明，俯沖侵蝕可能是板塊構(gòu)造啟動后陸殼物質(zhì)再循環(huán)的一種重要方式。
圖1 簡化的羌塘地塊南部侏羅紀(jì)巖漿巖分布圖
KQ: 康瓊埃達(dá)克巖；Um：超鎂鐵質(zhì)巖； Jm：木尕崗日群（增生雜巖）
圖2 康瓊埃達(dá)克巖的主要地球化學(xué)特征（A-B），熔融條件（C）及弧巖漿時空變化（D）
圖A中十字和虛線陰影區(qū)為埃達(dá)克巖富水體系相平衡實驗熔體范圍，黃色菱形代表菲律賓Pinatubo埃達(dá)克巖平均值，橙色方塊代表加利福尼亞Catalina Schist地體出露的奧長花崗質(zhì)偉晶巖，五角星代表新生代埃達(dá)克巖平均值；C中品紅色區(qū)域代表康瓊埃達(dá)克巖源區(qū)熔融溫度-壓力范圍；D中藍(lán)色區(qū)域代表南羌塘~125-145 Ma巖漿活動寧靜期?？淡偘＿_(dá)克巖富鈉的特征類似水致熔融熔體成分，以及低于玄武質(zhì)巖石脫水熔融實驗溫度，指示其可能是富水的弧前地殼物質(zhì)被帶入地幔發(fā)生水致熔融形成。
圖3 康瓊埃達(dá)克巖漿形成模式圖
A、中侏羅世以前，正常大洋板片俯沖，在南羌塘南部產(chǎn)生~170 Ma的弧巖漿巖；B、中侏羅世至~155 Ma時，班公湖-怒江洋盆中的海底正高地形（大洋高原等）進(jìn)入俯沖帶，使得俯沖帶上盤弧前地殼物質(zhì)(被前期俯沖板片脫水交代富集)被刮削，并隨俯沖板片進(jìn)入弧下地幔深度發(fā)生熔融；C、現(xiàn)今極短的弧巖漿巖-縫合帶距離反映了弧前地殼被俯沖過程截切
該研究受第二次青藏科考(STEP, 2019QZKK0702)、國家自然科學(xué)基金(91855215, 41630208, 42021002)的聯(lián)合資助。研究成果發(fā)表在國際地學(xué)著名雜志《Geology》上：
Yang, Z.-Y., Wang, Q.*, Hao, L.-L., Wyman, D. A., Ma, L., Wang, J., Qi, Y., Sun, P., and Hu, W.-L., 2021, Subduction erosion and crustal material recycling indicated by adakites in central Tibet: Geology, v. 49, doi: https://doi.org/10.1130/G48486.1
（同位素地球化學(xué)國家重點實驗室供稿）
