大陸的形成和演化是地球科學(xué)研究中廣泛關(guān)注的前沿科學(xué)問(wèn)題之一。大陸地殼總體上具有安山質(zhì)到英安質(zhì)地球化學(xué)成分特征，與洋內弧中大洋俯沖作用形成的巖漿巖具有相似的微量元素地球化學(xué)特征（如富集大離子親石元素和虧損高場(chǎng)強元素），眾多學(xué)者認為大陸地殼的形成與洋內弧環(huán)境下的大洋俯沖作用相關(guān)。但是，洋內弧中來(lái)源于地幔的巖漿巖為玄武質(zhì)，而非安山巖和英安巖。這種顯著(zhù)差異被稱(chēng)為被稱(chēng)為“地殼成分悖論”（crust compositional paradox）。因此，如果大陸地殼形成于洋內弧，這就需要其它地質(zhì)過(guò)程使得洋內弧地殼從玄武質(zhì)轉變?yōu)榘采?英安質(zhì)，也就是新生的洋內弧巖漿如何演化為成熟的大陸。目前已經(jīng)有多種假說(shuō)來(lái)解釋“地殼成分悖論”，包括洋內弧地殼拆沉、俯沖洋殼的分層作用，以及古老地殼物質(zhì)的加入等。

　圖1：準噶爾巖漿巖地球化學(xué)成分特征，300 Ma之前的巖漿巖具有低的 SiO2, K2O，Rb,和高 MgO含量，與洋內弧地殼成分相一致。300 Ma之后的巖漿巖具有高的 SiO2, K2O，Rb,和低 MgO含量，與大陸地殼的上地殼成分特征相吻合。因此，準噶爾洋在300 Ma時(shí)從典型的洋內弧地殼轉變?yōu)槌墒斓拇箨懙貧ぁ?/font>

　　針對這一問(wèn)題，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室唐功建研究員、王強研究員、但衛研究員與澳大利亞悉尼大學(xué)的學(xué)者合作，選擇了中亞造山帶準噶爾洋內弧為研究對象。準噶爾巖漿巖地球化學(xué)統計結果顯示在300 Ma的時(shí)候從典型的洋內弧地殼轉變?yōu)槌墒斓拇箨懙貧ぁ矢翣査袔r漿巖均具有虧損的鋯石Hf同位素特征，但是300 Ma之前和之后的巖漿巖具有明顯不同的鋯石O和全巖B同位素組成。300 Ma之前的巖漿巖具有低的鋯石O同位素特征和高的δ11B值，因此這些巖漿巖主要來(lái)源于虧損的軟流圈地幔楔，指示準噶爾地殼的生長(cháng)發(fā)生在300 Ma之前。300 Ma之后的巖漿巖雖然也具有虧損地幔特征的Hf同位素組成，但是這些巖石具有非常高的鋯石O和低的全巖δ11B值，與成熟大陸地殼同位素組成相一致。同時(shí)早二疊世花崗巖中的部分鋯石核的年齡為晚石炭世，這些鋯石核具有地幔特征的O同位素組成，與石炭紀巖漿巖相一致。因此，這些300 Ma之后的巖漿巖主要形成于準噶爾石炭紀洋內弧地殼風(fēng)化的火山沉積物的熔融。元素和同位素計算顯示對于這些300 Ma之后的巖漿巖其源區含有大于50%的火山沉積物。

圖2：準噶爾巖漿巖Hf-O-B同位素組成。

　　圖3：準噶爾地殼生長(cháng)與成熟示意圖

　　因此，研究結果顯示準噶爾從玄武質(zhì)洋內弧地殼轉變?yōu)槌墒斓拇箨懙貧ぶ饕c島弧地殼自身的化學(xué)風(fēng)化以及隨后風(fēng)化產(chǎn)物的熔融作用相關(guān)。同時(shí)我們的研究也提出了洋內弧地殼自身的化學(xué)風(fēng)化和地殼循環(huán)作用可以導致其地殼成熟。

　　研究成果發(fā)表于Earth and Planetary Science Letters。

　　Tang, G.-J., Wang, Q., Wyman, D. A. & Dan, W. (2019). Crustal maturation through chemical weathering and crustal recycling revealed by Hf–O–B isotopes. Earth and Planetary Science Letters 524, 115709.