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廣州地化所等發(fā)現洋內弧大陸地殼成熟新機制

作者:宋檢 時間:2022-12-09 來源:互聯網

陸的形成和演化是地球科學研究中廣泛關注的前沿科學問題之一。大陸地殼總體上具有安山質到英安質地球化學成分特征,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特征(如富集大離子親石元素和虧損高場強元素),眾多學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。但是,洋內弧中來源于地幔的巖漿巖為玄武質,而非安山巖和英安巖。這種顯著差異被稱為“地殼成分悖論”(crust compositional paradox)。因此,如果大陸地殼形成于洋內弧,這就需要其它地質過程使得洋內弧地殼從玄武質轉變?yōu)榘采?英安質,也就是新生的洋內弧巖漿如何演化為成熟的大陸。目前已經有多種假說來解釋“地殼成分悖論”,包括洋內弧地殼拆沉、俯沖洋殼的分層作用,以及古老地殼物質的加入等。

針對這一問題,中國科學院廣州地球化學研究所研究員唐功建、王強、但衛(wèi)與澳大利亞悉尼大學的學者合作,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統計結果顯示在300 Ma的時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源于虧損的軟流圈地幔楔,指示準噶爾地殼的生長發(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(qū)含有大于50%的火山沉積物。

研究結果顯示準噶爾從玄武質洋內弧地殼轉變?yōu)槌墒斓拇箨懙貧ぶ饕c島弧地殼自身的化學風化以及隨后風化產物的熔融作用相關。同時該研究也提出了洋內弧地殼自身的化學風化和地殼循環(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。

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