研究揭示造山帶中碳酸鹽熔體的起源

　　10月25日，記者從中國科學院廣州地球化學研究所獲悉，該所汪程遠、王煜和徐義剛聯合中國地質大學（武漢）劉勇勝、澳大利亞麥考瑞大學Stephen Foley，通過對遠離俯沖帶的燕山造山帶內的新生代碳酸鹽熔體侵入巖脈的分析討論，揭示了碳酸鹽熔體的起源和形成機制。相關成果發表于《地球與行星科學快報》。

　　該研究發現新生代碳酸鹽熔體侵入巖脈的地球化學特征與沉積灰巖高度相似，其中可以看到大量來自地殼基底的捕擄晶。結合這些碳酸鹽侵入巖脈的Sr-Nd-C-O同位素特征，研究人員認為，它們和燕山造山帶的地殼基底物質發生了同化混染，并伴隨大量的CO2脫氣過程。

　　這些巖脈中的鋯石的U-Pb年齡分布符合燕山造山帶巖石的特征。這表明，它們不是被捕獲的華北碳酸鹽地層。與漢諾壩碳酸巖中的鋯石不同，它們也不具有古亞洲洋特征的年齡峰。結合燕山造山帶構造特征分析，研究人員認為，它們的原巖應該是燕山造山帶中逆沖推覆的沉積灰巖，由于新生代軟流圈上涌造成玄武巖熔體底侵加熱燕山造山帶基底，引發了沉積灰巖的深熔作用。

　　研究人員通過對全球顯生宙碳酸質巖漿的數據進行整理和統計，結果表明該模型可以適用于很多造山帶中的碳酸鹽熔體。研究發現，對這些造山帶碳酸鹽熔體的時空分布統計支持它們與大陸地殼的碰撞有關，而不是與大洋板片的俯沖有關：它們往往形成于造山帶后期拉張階段而非俯沖階段，且現代俯沖帶內也少有碳酸鹽熔體記錄。

　　事實上，由于CCD補償深度的存在，洋殼中的碳酸鹽沉積物較少，而大陸板塊邊緣形成了大量的碳酸鹽沉積物。該研究表明，這些大陸地殼邊緣形成的碳酸鹽沉積物可以是造山帶碳酸鹽熔體的重要來源，它們可以在造山過程中逆沖推覆到地殼深部并在后碰撞階段發生熔融，該過程伴隨大量的CO2釋放并可能對大氣碳儲庫含量產生影響。

　　該研究對造山帶碳酸巖中的稀土成礦過程同樣具有啟示意義。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2023.118303