近日，我所海底巖石與巖石圈動(dòng)力學(xué)團(tuán)隊(duì)在俯沖帶地質(zhì)過(guò)程與物質(zhì)循環(huán)研究中取得重要研究進(jìn)展。

菲律賓海板塊周緣分布有眾多正在活動(dòng)的俯沖工廠，它們是西太平洋新生代巨型溝-弧-盆系統(tǒng)的重要組成部分，是研究板塊匯聚動(dòng)力學(xué)過(guò)程的天然實(shí)驗(yàn)室。在俯沖工廠中，俯沖輸入與弧-弧后輸出之間的物質(zhì)平衡關(guān)系是國(guó)際固體地球科學(xué)領(lǐng)域的重要科學(xué)問(wèn)題。在傳統(tǒng)的經(jīng)典俯沖帶成因模型中，俯沖輸入組分被簡(jiǎn)單地認(rèn)為是普通洋殼。然而，隨著研究的不斷深入，科研人員發(fā)現(xiàn)在地球俯沖帶演化過(guò)程中，俯沖正地形（包括海底高原和海山）從未缺失，它們深刻地影響著俯沖帶地質(zhì)過(guò)程以及深部地幔地球化學(xué)。因此，俯沖帶的地質(zhì)過(guò)程和物質(zhì)循環(huán)等重要前沿科學(xué)問(wèn)題仍在探索中。

菲律賓海板塊俯沖前緣存在眾多正地形，這些正地形和俯沖帶的相互作用深刻影響著菲律賓海板塊內(nèi)一些關(guān)鍵構(gòu)造單元的形成和演化。近期，我所研究團(tuán)隊(duì)基于承擔(dān)的西太平洋專(zhuān)項(xiàng)調(diào)查航次在雅浦俯沖系統(tǒng)內(nèi)獲取的基底巖石樣品，開(kāi)展了年代學(xué)、巖石學(xué)和同位素等地球化學(xué)研究。研究發(fā)現(xiàn)，形成了新生代卡羅琳海底高原的地幔柱的源區(qū)可能同時(shí)含有EM1和EM2富集地幔端元組分；雅浦弧熔巖具太平洋型MORB的同位素特征，與菲律賓海板塊內(nèi)的弧后盆地熔巖整體具印度洋型MORB同位素特征形成鮮明對(duì)比，暗示雅浦弧下地幔經(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)過(guò)程；并創(chuàng)新性地建立了雅浦俯沖系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)循環(huán)概念性模型，提出卡羅琳高原和太平洋軟流圈物質(zhì)已經(jīng)通過(guò)板片裂隙交流進(jìn)入雅浦弧之下的軟流圈地幔。

本研究成果形成的論文“Tracing the material cycle from the Caroline Plate to the Yap subduction system. Geological Society of America Bulletin”發(fā)表在地質(zhì)學(xué)期刊《Geological Society of America Bulletin》（美國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)會(huì)刊，中國(guó)科學(xué)院一區(qū)TOP期刊）上，論文作者包括袁龍博士（第一作者）、鄢全樹(shù)研究員（通訊作者）和石學(xué)法研究員。本研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、嶗山實(shí)驗(yàn)室科技創(chuàng)新項(xiàng)目、中國(guó)博士后科學(xué)基金、山東省泰山學(xué)者特聘專(zhuān)家項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金等聯(lián)合資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1130/B38141.1.

雅浦俯沖系統(tǒng)熔巖的放射性同位素特征

雅浦俯沖帶地幔流模式圖