新聞動(dòng)態(tài)楊傳茂等-EPSL：地幔誘發(fā)華北克拉通陸內(nèi)花崗巖源區(qū)的水化和氧化
世界上大多數(shù)富水、氧化的花崗巖沿俯沖帶分布（圖1），這是因?yàn)楦_板塊釋放的流體攜帶高氧逸度物質(zhì)進(jìn)入上覆地幔楔和地殼，導(dǎo)致地殼部分熔融形成的。通常認(rèn)為氧化性的俯沖物質(zhì)難以直接到達(dá)距離海溝很遠(yuǎn)的陸內(nèi)環(huán)境，因而陸內(nèi)花崗巖應(yīng)當(dāng)較為貧水、還原。然而，在距離海溝超過1000 km的陸內(nèi)也分布著大面積的氧化性花崗巖（圖1），比如華北克拉通和懷俄明克拉通等，這些氧化性花崗巖的成因尚不清楚。
圖1 環(huán)太平洋高氧逸度花崗巖的分布
近日，中國(guó)科學(xué)院廣州地化所徐義剛研究員團(tuán)隊(duì)的博士后楊傳茂等，聯(lián)合長(zhǎng)江大學(xué)夏小平教授和地質(zhì)地球所楊進(jìn)輝研究員等，對(duì)華北克拉通燕山造山帶和遼東半島的花崗巖進(jìn)行了鋯石水含量、氧逸度和Hf-O同位素以及微量元素研究。根據(jù)巖性和形成時(shí)代，這些花崗巖可分為早白堊世A型、早白堊世I型和侏羅紀(jì)I型花崗巖。結(jié)果顯示，早白堊世花崗巖鋯石水含量高于侏羅紀(jì)的，并且A型花崗巖水含量高于I型，侏羅紀(jì)I型花崗巖的水含量與大陸弧花崗巖水含量類似（圖2）。更為重要的是，鋯石水含量與氧逸度之間存在明顯的正相關(guān)關(guān)系（圖3A），全巖和鋯石主微量元素等指標(biāo)顯示在同等演化程度下，早白堊世花崗巖鋯石水含量也高于侏羅紀(jì)花崗巖的，這表明初始巖漿成分而非巖漿分異控制了鋯石水含量，早白堊世花崗巖應(yīng)當(dāng)更為富水，A型花崗巖可能形成于富水條件下。另外，模擬計(jì)算顯示巖漿源區(qū)需要高氧逸度物質(zhì)的加入。幔源含水氧化熔/流體對(duì)華北克拉通內(nèi)部花崗巖源區(qū)的水化和氧化起到了關(guān)鍵作用。這也得到了鋯石Hf-O同位素的支持；鋯石的水含量和氧逸度與εHf(t)呈正相關(guān)，而與δ1?O呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明花崗巖中幔源物質(zhì)越多，則越富水和氧化。
相比于侏羅紀(jì)，早白堊世華北陸下巖石圈地幔確實(shí)更為富水和氧化，能夠?yàn)橥瑫r(shí)期花崗巖提供水和氧化性物質(zhì)。古太平洋板塊在侏羅紀(jì)沿巖石圈底部向西前進(jìn)俯沖，溫度相對(duì)較低，板片不能有效脫水。到早白堊世，板塊轉(zhuǎn)變?yōu)楹笸烁_，俯沖角度增大，俯沖板片進(jìn)入地幔過渡帶，板片釋放大量的水和碳酸鹽等，導(dǎo)致上部巖石圈地幔的水化和氧化，這些富水的高氧逸度熔/流體最終流入地殼導(dǎo)致早白堊世花崗巖的形成。這種機(jī)制不僅解釋了為何華北克拉通內(nèi)部的花崗巖具有較高的水含量和氧逸度，也揭示了地幔物質(zhì)對(duì)大陸巖石圈演化的重要影響。
圖2 不同地區(qū)和不同類型花崗巖鋯石水含量對(duì)比
圖3 鋯石水含量和氧逸度相關(guān)圖和熔體水含量對(duì)氧逸度的影響
相關(guān)成果近期發(fā)表于《Earth and Planetary Science Letters》。楊傳茂為文章第一作者，徐義剛研究員和夏小平教授為通訊作者。該項(xiàng)研究成果獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金（42288201；42130304；42303001）和博士后科學(xué)基金（2022M73156）等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。
論文信息：Chuan-Mao Yang（楊傳茂），Yi-Gang Xu*（徐義剛），Xiao-Ping Xia*（夏小平），Jin-Hui Yang（楊進(jìn)輝），Xiao-Long Huang（黃小龍），Christopher J. Spencer，Jin-Feng Sun（孫金鳳），Ze-Xian Cui（崔澤賢），Meng-Jing Li（李夢(mèng)靜），Wan-Feng Zhang（張萬峰），Qing Yang（楊晴），2025.?Mantle induced hydration and oxidation of intracontinental granite sources in the North China Craton. Earth and Planetary Science Letters 651, 119177.
論文鏈接：http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2024.119177
