我国科大提醒蛇纹岩稠浊岩熔融构成岛弧火山岩这一新机制

  近来，我校陈伊翔教授研讨组在爬升带火山岩成因方面获得新进展。他们经过对全球典型的岛弧火山岩及弧前蛇纹岩的镁、硼同位素组成分析，提醒了岛弧火山岩由蛇纹岩为主的稠浊岩熔融构成这一新机制，极大地深化了对爬升带物质循环进程和机制的知道，相关效果宣布于《National Science Review》上。

  板块爬升带是衔接地球表生圈层与深部圈层的要害枢纽，在地球圈层物质循环中起着至关重要的效果。大洋爬升带中广泛呈现弧火山岩，现在关于它的构成进程和机制存在巨大争议。传统观念以为，弧火山岩是爬升大洋板片开释熔流体告知地幔然后地幔熔融构成。但是，这种模型很难解说这些岩石的Sr-Nd等同位素组成的协同改变特征。根据此，前人提出了以沉积物为主的稠浊岩熔融模型。因为沉积物及其衍生熔流体的固有地球化学组成，这种组分参加很难解说岛弧火山岩的重Mg同位素组成等地球化学特征。

  为了深入研讨限制弧火山岩的构成进程与机制这一重要问题，我校地球和空间科学学院郑永飞院士团队陈伊翔教授研讨组选取全球典型的岛弧—南桑威奇岛弧（坐落南大西洋，南美洲与南极洲之间）的火山岩样品，创造性地使用Mg-B同位素进行联合示踪，充沛的发挥Mg、B同位素的各自示踪优势，提醒了以蛇纹岩为主的稠浊岩熔融构成岛弧火山岩这一新机制。

  南桑威奇岛弧是一个极为简略的岛弧系统，它十分年青、结构简略，远离大陆，是研讨岛弧地幔源区特征和火山岩成因的抱负目标。陈伊翔教授研讨组对该火山岩及弧前蛇纹岩的研讨发现，它们均具有极高的δ26Mg值和δ11B值。考虑到地幔和板片来历熔流体的Mg、B含量及同位素组成，岛弧火山岩的这种特征不能用传统的板片告知模型解说。

  根据前期对爬升带蛇纹岩的研讨堆集(Chenet al., 2016-EPSL, 2020-GCA; Chen, 2024-SCES; Xiong et al., 2023-JGR; Zhao et al., 2023-GCA; Dai et al., 2024-GCA)，该研讨提出蛇纹岩为主的稠浊岩底辟上升然后在浅部地幔楔中熔融能够很好地解说该岛弧火山岩的重Mg-B同位素组成特征（图1）。这一模型要求底辟体以富重Mg同位素组成的蛇纹岩为主体，并含有少数沉积物或蚀变洋壳组分（图2）。模仿计算标明，该模型不光能够符合SSI岩浆的微量元素及Sr-Nd同位素特征，还能够一起解说其系统侧重的Mg-B同位素组成（图1）。

  图1、弧岩浆成因的Mg-B同位素组成的两头元混合模仿。（a-b）传统模型：亏本地幔与蛇纹岩衍生流体或板片地壳（沉积物+蚀变洋壳）衍生流体的混合；（c-d）新模型—蛇纹岩为主的稠浊岩模型：亏本地幔与蛇纹岩为主的稠浊岩+爬升板片来历物质的混合。

  该研讨标明，联合使用Mg-B同位素不光能够有用辨认岛弧地幔源区中的再循环组分，而且为了解爬升物质再循环机制供给了新知道。虽然关于岛弧岩浆岩Mg-B同位素的联合研讨依然极端缺少，已有数据标明在其它岛弧系统，如小安的列斯和马里亚纳岛弧，其火山岩也具有重Mg-B同位素组成。这标明蛇纹岩为主的稠浊岩底辟熔融在全球弧火山岩构成中或许具有更广泛的含义，这需求未来更多的作业做验证。此外，假如这种进程在全球弧火山岩构成中起了及其重要的效果，咱们对爬升带挥发份循环和壳幔相互效果有必要进行从头审视。

  这项效果近期宣布在《National Science Review》上。榜首作者为我国科大博士生乔新月、熊家伟（现为崂山实验室博士后），通讯作者为我国科大陈伊翔教授，合作者包含我国科大黄方教授、赵子福教授，英国爱丁堡大学JanC.M. De Hoog研讨员和卡迪夫大学Julian Pearce教授。该研讨遭到国家自然科学基金委和中心高校根本科研业务费基金的赞助。

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