新聞動(dòng)態(tài)陳兵、張修政、王強(qiáng)等-GSAB：羌塘始新世高Ba–Sr巖漿作用揭示沉積物底墊與地幔富集控制的大陸地殼形成機(jī)制
?大陸地殼為何總體呈安山質(zhì)而非玄武質(zhì)，是大陸形成研究的核心科學(xué)問題。圍繞這一問題，雖已提出多種模型，但現(xiàn)有認(rèn)識(shí)主要建立在主量元素框架之上。事實(shí)上，大陸地殼不僅整體呈中性組成，還系統(tǒng)富集Ba、Sr等大離子親石元素。因此，能夠成立的大陸地殼形成模型，必須同時(shí)解釋其中性組成和Ba–Sr等微量元素的富集。高Ba–Sr巖漿巖正是解決這一問題的關(guān)鍵對(duì)象。其異常高的Ba、Sr含量，以及大離子親石元素富集、高場(chǎng)強(qiáng)元素虧損和弱或缺失Eu異常等特征，使其能夠直接示蹤Ba、Sr由地幔向地殼的遷移與富集過程，從而為認(rèn)識(shí)深部物質(zhì)輸入在大陸地殼形成和演化中的作用提供了關(guān)鍵約束。
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???????????????????????圖1 研究區(qū)地質(zhì)圖 |
????針對(duì)上述問題，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所博士陳兵在王強(qiáng)研究員、張修政研究員指導(dǎo)下，以青藏高原北羌塘半島湖地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的一套始新世高Ba–Sr火山巖為研究對(duì)象，系統(tǒng)開展了年代學(xué)、全巖地球化學(xué)、Sr–Nd–O同位素以及單斜輝石原位Sr–Nd同位素分析（圖1）。研究表明，這套火山巖形成于約41–40 Ma，涵蓋由較原始的粗面安山巖到較演化的粗面巖，但均具有異常高的Ba和Sr含量，并顯示一致的富集Sr–Nd同位素組成及偏高的鋯石δ18O值（圖2A-C）。這說明，其Ba–Sr富集特征并非單純由淺部巖漿分異產(chǎn)生，而是繼承自深部富集源區(qū)。
?綜合微量元素特征、同位素約束和模擬結(jié)果，研究認(rèn)為，半島湖高Ba–Sr巖漿來源于受到松潘–甘孜三疊紀(jì)沉積物交代的富集巖石圈地幔（圖2C和D）。進(jìn)一步的分離結(jié)晶模擬顯示，約30%–35%的單斜輝石分離結(jié)晶對(duì)Ba–Sr富集起到了后期放大作用，但并不是形成這一特征的根本原因（圖2E）。由此，文章厘清了高Ba–Sr巖漿形成中的控制層級(jí)：源區(qū)富集是主導(dǎo)因素，巖漿分異是次級(jí)放大因素（圖2F-H）。
????在此基礎(chǔ)上，研究提出了一個(gè)兩階段地球動(dòng)力學(xué)模型：首先，陸內(nèi)俯沖使松潘–甘孜沉積物底墊到羌塘巖石圈底部，并對(duì)上覆地幔發(fā)生強(qiáng)烈交代，形成超富集地幔域；隨后，巖石圈減薄和軟流圈上涌觸發(fā)這些富集地幔發(fā)生部分熔融，最終形成始新世高Ba–Sr巖漿（圖3）。該模型將沉積物輸入、地幔富集與巖漿演化統(tǒng)一到同一動(dòng)力學(xué)框架之中。
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??????????????????圖3 半島湖巖石成因的概念性兩階段三維模型 |
?這項(xiàng)工作的意義，在于將大陸地殼形成機(jī)制的認(rèn)識(shí)，由對(duì)中性整體組成成因的解釋，推進(jìn)到對(duì)關(guān)鍵微量元素富集機(jī)制的統(tǒng)一約束。研究表明，混雜巖/沉積物底墊（relamination）模式不僅可以解釋大陸地殼安山質(zhì)整體組成的建立，也可以解釋Ba、Sr等大離子親石元素富集特征的形成。因此，沉積物底墊引發(fā)的地幔交代富集和部分熔融過程，從主量元素到微量元素兩個(gè)層面，為大陸地殼形成機(jī)制提供了統(tǒng)一的地球化學(xué)證據(jù)。
?相關(guān)成果近期發(fā)表在地質(zhì)學(xué)主流期刊GSA Bulletin上。本項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（B類）（42322204）、深地國(guó)家科技重大專項(xiàng)（2024ZD1001103）和國(guó)家自然科學(xué)基金（42021002）的聯(lián)合資助。
論文信息：Chen, B. (陳兵), Zhang, X.-Z*. (張修政), Wang, Q*.(王強(qiáng)), Qi, Y. (齊玥), Wei, Y.-W. (魏譯文), Hu, W.-L. (胡萬龍), Yu, Z.-W. (余志偉) and Gong, L.(龔林), 2026, Eocene high Ba–Sr magmatism in northern Tibet links ultra-enriched mantle to relamination of Songpan–Ganzi sediments: GSA Bulletin. https://doi.org/10.1130/B38869.1
