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Mo同位素制約爪哇島弧巖漿作用與殼幔循環(huán)過(guò)程
作者：朱漢斌 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
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中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室地幔地球化學(xué)學(xué)科組于洋副研究員與黃小龍研究員及其合作者，利用Mo同位素制約爪哇島弧巖漿作用與殼幔循環(huán)過(guò)程研究取得進(jìn)展。相關(guān)研究近日發(fā)表于Geochimica et Cosmochimica Acta。
俯沖過(guò)程中，俯沖板片釋放不同俯沖組分交代地幔楔，造成地幔楔熔融，形成島弧巖漿作用，是地球殼幔物質(zhì)循環(huán)過(guò)程最重要的方式之一。不同的俯沖體系，俯沖洋殼的年齡及熱狀態(tài)、俯沖沉積物的類(lèi)型與厚度等因素的變化巨大，造成俯沖組分類(lèi)型與來(lái)源的多樣性及殼幔物質(zhì)循環(huán)過(guò)程的差異性。近年研究表明島弧巖漿的Mo同位素組成可以有效地指示其地幔源區(qū)不同來(lái)源的俯沖組分。然而，島弧巖漿Mo同位素組成差別巨大（δ98/95Mo = -0.88‰ ~ 0.97‰），對(duì)其成因機(jī)制仍存在大量爭(zhēng)議。
研究人員對(duì)東南亞爪哇島弧玄武巖與弧后玄武巖進(jìn)行了系統(tǒng)的Mo-Sr-Nd-Hf-Pb同位素分析，研究其地幔源區(qū)中俯沖組分的類(lèi)型與來(lái)源及其與俯沖板片結(jié)構(gòu)的相關(guān)性。研究結(jié)果表明爪哇島弧玄武巖（CAB）以鈣堿性系列為主，而弧后玄武巖（BAB）則具有更高的K2O含量，為鉀玄質(zhì)。島弧玄武巖與弧后玄武巖具有相似的Mo同位素組成，表明其Mo同位素變化不是由俯沖過(guò)程中的同位素分餾造成的，而反映了其地幔源區(qū)受到了不同類(lèi)型俯沖組分的交代。島弧玄武巖與弧后玄武巖均具有低Ba/La與Mo/Ce比的特征，表明其地幔源區(qū)較少受流體交代，而主要受來(lái)自俯沖板片的熔體交代。
島弧玄武巖與弧后玄武巖δ98/95Mo值與Pb同位素比值呈正相關(guān)關(guān)系，反映加入到其地幔源區(qū)的俯沖組分包含不同比例的由俯沖沉積物（重Mo同位素）與蝕變上洋殼（輕Mo同位素）熔融產(chǎn)生的熔體。爪哇島弧火山巖Mo同位素比馬里亞納島弧玄武巖更輕，指示來(lái)自蝕變上洋殼的熔體比來(lái)自下洋殼的組分具有更輕的Mo同位素組成。因此，Mo同位素可以作為區(qū)分來(lái)自上、下洋殼俯沖組分的有效地球化學(xué)指標(biāo)。
爪哇島弧玄武巖Mo-Sr-Nd-Hf-Pb同位素組成在沿弧方向上的變化，反映了其地幔源區(qū)俯沖組分的差異性。地球物理資料顯示爪哇島弧下的俯沖板片發(fā)生了板片撕裂，并導(dǎo)致了軟流圈地幔沿板片窗的上涌。軟流圈地幔上涌加劇了板片窗附近俯沖沉積物的熔融。
該研究表明俯沖板片的結(jié)構(gòu)對(duì)島弧巖漿地球化學(xué)成分具有重要的控制作用。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.gca.2022.06.009