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馬林等-Lithos：揭示始新世末青藏高原下的亞洲陸殼再循環(huán)

撰稿：發(fā)布時(shí)間：2021-04-13

俯沖帶將海洋玄武巖、海底沉積物和大陸地殼碎片運輸到地幔深處，是了解地球內部元素循環(huán)的關(guān)鍵。大洋板片俯沖帶的元素循環(huán)已被大量研究證實(shí)和熟知，但由于低密度大陸地殼物質(zhì)難以俯沖，且大陸俯沖過(guò)程中的通常缺乏幔源巖漿作用，因此大陸俯沖帶的元素循環(huán)過(guò)程一直缺乏有效約束。作為世界屋脊，青藏高原在新生代的隆升在東亞地區的地形地貌和區域氣候方面造成了深遠的影響。地球物理探測資料顯示，印度和亞洲大陸巖石圈當前都位于青藏高原之下，但是這些潛在的大陸物質(zhì)再循環(huán)的時(shí)間及其在青藏高原隆升和地幔物質(zhì)演化方面的角色作用卻缺乏有效認知手段和約束。
針對上述問(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、深地科學(xué)卓越創(chuàng )新中心馬林副研究員，王強研究員、韋剛健研究員、茍國寧博士等與英國卡迪夫大學(xué)Andrew Kerr博士合作，選取羌塘北部靠近金沙江縫合帶的約改鉀質(zhì)火山巖為研究對象，通過(guò)巖石學(xué)、元素和Sr-Nd-Pb-B同位素地球化學(xué)及鋯石U-Pb定年工作，取得了以下認識：

圖1 青藏高原羌塘地塊北部約改鉀質(zhì)火山巖Sr-Nd-B同位素特征

        1）    羌塘北部始新統-漸新統約改鉀質(zhì)巖具有埃達克質(zhì)巖親合性微量元素特征、富集的Sr-Nd-Pb同位素和異常輕的B同位素特征（圖1）；
        2）    始新世末北羌塘鉀質(zhì)巖很可能源自地幔楔橄欖巖和陸殼碎片共同組成的mélange源巖（圖2）；
        3）    含大量沉積物組分的陸殼深俯沖脫流體過(guò)程可產(chǎn)生硼同位素分餾，大量富10B輕同位素組分將滯留或繼續深俯沖至地幔深部，并可能形成一個(gè)獨特的地幔儲層（圖2）；
        4）    大陸碰撞帶可能是重要的陸殼物質(zhì)再循環(huán)場(chǎng)所，B同位素可以有效示蹤陸殼物質(zhì)的深部再循環(huán)；
        5）    至少在始新世末之前，青藏板塊可能已經(jīng)疊置于亞洲大陸板塊之上，這將有助于理解早期高原隆升機制和過(guò)程（圖2）。

圖2始新世末亞洲大陸物質(zhì)再循環(huán)和俯沖通道混雜巖部分熔融示意圖

研究成果近期發(fā)表于國際期刊《Lithos》上，該項研究成果獲得了國家自然科學(xué)基金項目 (41630208，91855215，41872062)，國家第二次青藏高原科考（2019QZKK0702），中科院戰略性先導科技專(zhuān)項 (A) (XDA2007030402)，國家重點(diǎn)研發(fā)計劃 (2016YFC0600309)，中科院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )（2017404）的資助。論文信息如下：

Ma, L., Gou, G.-N., Kerr, A.-C., Wang, Q.*, Wei, G.-J., Yang, J.-H., Shen, X.-M., (2021). B isotopes reveal Eocene mélange melting in northern Tibet during continental subduction. Lithos, 392-393，106146. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2021.106146

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