俯沖板塊脫水／熔融研究進展

　　在國家自然科學基金項目（批準號：41922020）等資助下，中國科學院廣州地球化學研究所李洪顏、趙瑞鵬、李杰、徐義剛等人與國外合作者在俯沖板塊脫水/熔融的機制與過程方面取得進展。研究成果以“鉬同位素解密馬里亞納島弧俯沖板塊的脫水與熔融 （Molybdenum isotopes unmask slab dehydration and melting beneath the Mariana arc）”為題，于2021年10月14日發表在《自然-通訊》 (Nature Communications)上。論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-021-26322-8

　　俯沖板塊的脫水/熔融對地球層圈間的物質與能量循環至關重要，其機制、過程與控制因素一直是固體地球科學界關注的焦點。該研究運用鉬（Mo）同位素，聯合Sr-Nd-Pb-Hf同位素和主-微量元素，揭示出馬里亞納俯沖板塊的脫水/熔融受控于地幔楔和俯沖板塊巖石圈地幔蛇紋巖的形成-俯沖-脫水過程（圖1）。淺部地幔楔（< 80 km）蛇紋巖會被俯沖板塊刮削進入深部俯沖隧道，同時這些蛇紋巖還會進一步被俯沖板塊的流體/熔體交代，俯沖板塊的脫水/熔融受控于俯沖板塊巖石圈地幔中蛇紋巖的分解。在200 km以淺，俯沖隧道中蛇紋巖的多期次分解誘發了前弧巖漿活動，200 km以深俯沖隧道蛇紋巖消耗殆盡，俯沖板塊巖石圈地幔蛇紋巖的分解誘發板塊的熔融，導致后弧巖漿活動。該研究發現被俯沖的弧前地幔楔蛇紋巖扮演了板塊流體和熔體的“中轉站”角色，俯沖板塊蛇紋巖是板塊脫水/熔融的“操縱者”。俯沖板塊蛇紋巖釋放的流體可以提取整個洋殼的流體活動性元素，因此板塊流體/熔體的Pb-Sr同位素反映的是未蝕變輝長巖-玄武巖的特征。板塊蛇紋巖流體中含有極少量的Hf-Nd，板塊熔體Hf-Nd同位素反映的是洋殼表面物質組成（約10%沉積物+90%玄武巖）。

　　該工作中Mo同位素測試數據由中國科學院廣州地球化學研究所公共技術服務中心元素與同位素分析平臺提供。