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      于洋等-GCA：利用B同位素示蹤水在地幔楔熔融過(guò)程中的作用
      
										
      
											撰稿：       
											    
											發(fā)布時(shí)間：2021-05-07 

										
      
										
             地幔楔熔融是俯沖帶巖漿作用最重要的成因機制。實(shí)驗巖石學(xué)表明水含量的增加可以有效地提高地幔橄欖巖的熔融程度。通常認為水的加入是地幔楔發(fā)生熔融的主要原因。全球俯沖板片具有不同的熱狀態(tài)，其脫水或熔融過(guò)程會(huì )釋放不同數量的水進(jìn)入地幔楔。全球島弧水通量的巨大差異應該造成地幔楔不同程度的熔融，但目前估算的全球島弧水通量與島弧玄武巖成分之間缺少相關(guān)性，因而對于水在地幔楔熔融過(guò)程中的作用仍存在疑問(wèn)。
             針對該問(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)驗室地幔地球化學(xué)學(xué)科組博士后于洋、黃小龍研究員及其合作者對阿爾泰南緣哈巴河地區的一套與準噶爾洋俯沖過(guò)程有關(guān)的晚泥盆世-早石炭世基性巖墻（圖1）進(jìn)行了系統的B同位素研究。
      圖1. 中國阿爾泰地質(zhì)簡(jiǎn)圖及樣品分布圖
      Type-I, II, III, IV = Type-I, II, III, IV mafic dykes
             研究結果表明，哈巴河地區的基性巖墻具有不同的B含量及B同位素組成（圖2），反映其地幔源區包含多種俯沖組分。其中第一類(lèi)和第三類(lèi)巖墻B/Nb比和δ11B值較低，指示其地幔源區分別受來(lái)自俯沖沉積物和俯沖洋殼的熔體交代。第二類(lèi)和第四類(lèi)巖墻具有相對較高的B/Nb比和δ11B值，表明其地幔源區除包含來(lái)自俯沖沉積物的組分外，還受到俯沖蛇紋巖產(chǎn)生的流體交代（圖3）。
      　　 圖2. 哈巴河鎂鐵質(zhì)巖墻B-Sr-Nd-Hf-Pb同位素特征
      Type-I, II, III, IV = Type-I, II, III, IV mafic dykes; DM = depleted mantle; SSD = subducted sediments; Serp = serpentinite; AOC = altered oceanic crust; CA = Central America arc; TKNZ = Tonga-Kermadec-New Zealand arc
      圖3. 中國阿爾泰古生代洋脊俯沖導致俯沖板片脫水與熔融
             哈巴河鎂鐵質(zhì)巖墻具有不同的B/Nb比值，且與Zr/Yb和Nb/Yb呈負相關(guān)關(guān)系（圖4），指示其地幔源區隨著(zhù)水含量的升高而發(fā)生了更高程度的熔融。該現象同樣發(fā)生在全球島弧玄武巖中。除此之外，全球島弧玄武巖的B/Nb與其地球化學(xué)成分具有良好的相關(guān)性（圖5），表明水通量對全球地幔楔熔融和島弧玄武巖成分具有重要的控制作用。本研究為理解俯沖帶地幔楔熔融過(guò)程和巖漿作用提供了新的理論依據和思路。

      　　圖4. 哈巴河鎂鐵質(zhì)巖墻B/Nb與Zr/Yb和Nb/Yb相關(guān)性
      Type-I, II, III, IV = Type-I, II, III, IV mafic dykes; CA = Central America; TKNZ = Tonga-Kermadec-New Zealand; IAB = island arc basalt
       

      　　 圖5. 全球島弧玄武巖B/Nb與主、微量元素相關(guān)性　　　
             該研究主要受?chē)易匀豢茖W(xué)基金（41890812, 41902056, 41625007）資助，已發(fā)表于國際期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》。
      論文信息：Yu Y., Huang X.L.*, Sun M., Ma J.L. (2021) B isotopic constraints on the role of H2O in mantle wedge melting. Geochimica et Cosmochimica Acta 303, 92–109.
      論文鏈接：      https://doi.org/10.1016/j.gca.2021.03.032.
                                                                                                                                                              （同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室供稿）
      
									
      
								
      
								
      
												
					
      
						
      附件：