实验室于胜尧教授团队博士生祁钰在国际地学顶尖期刊《Geological Society of America Bulletin》发表熔/流体交代与岩浆混合定量模拟的最新研究成果
发布人：丁文雁
发布时间：2025-05-16
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近日，国际地学TOP期刊《Geological Society of America Bulletin》在线发表了题为“Simulation of melt/fluid metasomatism and magma recharge and mixing processes in subduction zones: Evidence from the cognate gabbro and gabbroic diorite in the North Qilian orogen (Northwest China)”的研究成果。此项成果由中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室祁钰博士生、于胜尧教授和李三忠教授等合作完成。
俯冲地壳物质加入地幔所表现出的弧形特征与俯冲洋壳来源的熔/流体交代地幔密切相关。然而对来源于洋壳不同端元组分的熔/流体交代地幔的具体成分和比例以及后期岩浆上升侵位和矿物结晶演化过程的认识仍存在不足。本研究针对俯冲带弧岩浆成因机制，以北祁连造山带扎麻什地区505-481 Ma镁铁质侵入岩为研究对象，通过矿物地球化学与同位素地球化学综合研究，揭示了俯冲洋壳组分对地幔源区的定量改造过程。锆石U-Pb定年结合Sr-Nd同位素证实岩浆源自受俯冲洋壳流体（5-12%）和沉积物熔体（0.5-1.3%）共同交代的石榴石相二辉橄榄岩地幔，经21%部分熔融形成（图1）。
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图1流体及熔体交代判别图和地幔源区判别图。北祁连造山带扎麻什辉长岩和辉长闪长岩，Ba/Th比值与Th/Nb比值（a）和(La/Yb)N比值（b）相关图，(Nb/La)N与(Hf/Sm)N相关图（c）；橄榄岩地幔源区批示熔融产物的Zr/Nb-La/Yb（d）和(Sm/Yb)N-(La/Sm)N图解（e）。 |
角闪石温压计揭示岩浆系统具有940-994℃高温、201-407 MPa高压（对应17.4-29.5 km深度）及高氧逸度（ΔFMQ+1.3~+1.9）、富水特征（熔体含水量5.3-8.0 wt.%），证实俯冲板片熔/流体引发的增温加水熔融机制。矿物环带特征揭示多批次同源岩浆补给混合事件，阐明岩浆从深部交代地幔形成至浅部侵位的动态演化过程。该研究首次量化了北祁连洋壳俯冲过程中不同端元组分对地幔源区的贡献比例（图2），为揭示俯冲带弧岩浆岩成因机制及多样性提供了关键证据，建立了从地幔交代、部分熔融到岩浆演化的定量模型框架，对理解造山带构造演化具有重要启示。
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图2源区交代作用及部分熔融过程的定量模拟结果。（a, c）重点对比模拟计算的初始熔体与北祁连造山带扎麻什地区辉长岩、辉长闪长岩中角闪石反算熔体的微量元素组成特征；（b）着重比较模拟初始熔体与实测岩石样品之间的放射成因Sr-Nd同位素组成关系。 |
Qi, Y., Yu, S., Gao, X., Zhang, J., Li, C., Peng, Y., Jiang, X., Wang, L., Li, S., and Liu, Y., 2025, Simulation of melt/fluid metasomatism and magma recharge and mixing processes in subduction zones: Evidence from the cognate gabbro and gabbroic diorite in the north qilian orogen (northwest China): GSA Bulletin, doi:10.1130/B37926.1.
论文链接：https://doi.org/10.1130/B37926.1
