近日，我校地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室熊慶研究員、戴宏坤特任研究員、鄭建平教授等聯(lián)合澳大利亞學(xué)者，在Nature子刊《Nature Communications》上刊出題為“Vertical depletion of ophiolitic mantle reflects melt focusing and interaction in sub-spreading-center asthenosphere”的研究論文，提出一種能夠合理解釋大洋巖石圈地幔成分變化特征的“反應(yīng)分帶流”形成新機(jī)制。
地球近三分之二的固體表層由大洋巖石圈構(gòu)成，它產(chǎn)生于洋中脊、弧前/弧后等擴(kuò)張中心，受控于軟流圈的減壓熔融和巖石圈的離散擴(kuò)張。大洋擴(kuò)張中心系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)維持地球板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、促進(jìn)跨圈層的物質(zhì)循環(huán)和能量傳輸，具有重要作用。長(zhǎng)久以來(lái)，在大洋擴(kuò)張中心形成的巖石圈地幔和洋殼，被公認(rèn)為分別對(duì)應(yīng)著軟流圈部分熔融的殘余體和熔體。熔融殘余體的虧損程度與減壓熔融的柱體長(zhǎng)度成正比，即越靠近擴(kuò)張中心正下方的殘余體越虧損，并通過(guò)地幔流動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樗较虻膸r石圈地幔，形成理論預(yù)測(cè)的自下而上逐漸虧損的大洋巖石圈地幔。這種觀(guān)點(diǎn)被普遍接受，并成為板塊構(gòu)造理論的核心內(nèi)容之一。值得注意的是，全球多個(gè)代表性蛇綠巖地幔卻顯示垂向上的成分變化梯度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于減壓熔融形成的理論成分梯度。為何會(huì)出現(xiàn)這種理論預(yù)測(cè)與實(shí)際觀(guān)察的巨大差別？大洋巖石圈地幔究竟形成于何種地質(zhì)過(guò)程？至今仍是一個(gè)未解之謎。
針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本研究選擇青藏南部雅江帶的羅布莎蛇綠巖地幔單元，開(kāi)展了高密度的剖面化樣品采集、詳細(xì)的巖石學(xué)工作、全巖和礦物主微量化學(xué)分析以及熱力學(xué)模擬計(jì)算，提出一種能夠合理解釋大洋巖石圈地幔成分變化特征的新機(jī)制，即大洋巖石圈地?！胺磻?yīng)分帶流”成因模型（圖1）。在大洋擴(kuò)張中心之下，上涌的軟流圈構(gòu)成一個(gè)巨型熔體匯聚通道，越靠近通道中心，熔/巖比越高，產(chǎn)物越虧損，形成富含橄欖石的地幔；越靠近通道兩側(cè)，熔/巖比越低，產(chǎn)物越飽滿(mǎn)，形成相對(duì)富含輝石的地幔。這種分帶的巨型通道隨著地幔流動(dòng)從垂向轉(zhuǎn)變?yōu)闄M向，使原本位于通道中心的虧損地幔變?yōu)榇笱髱r石圈的頂部地幔，而位于通道兩側(cè)的飽滿(mǎn)地幔置位于相對(duì)較深的巖石圈地幔，從而形成在大洋巖石圈和蛇綠巖地幔中觀(guān)察到的垂向成分虧損特征，并合理解釋了垂向成分梯度遠(yuǎn)超減壓熔融理論預(yù)測(cè)結(jié)果的現(xiàn)象。該研究對(duì)重新認(rèn)識(shí)大洋巖石圈地幔起源，進(jìn)一步完善現(xiàn)代板塊構(gòu)造理論，具有重要意義。
圖1 大洋巖石圈地幔“反應(yīng)分帶流”成因模型
本研究受第二次青藏高原綜合科學(xué)考察項(xiàng)目（2019QZKK0702）、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42073030、41873032）以及地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主課題（MSFGPMR2022-6）聯(lián)合資助。
論文信息：Xiong, Q., Dai, H.K., Zheng, J.P., Griffin, W.L., Zheng, H.D., Wang, L., O’Reilly, S.Y., 2022. Vertical depletion of ophiolitic mantle reflects melt focusing and interaction in sub-spreading-center asthenosphere. Nature Communications 13, 6956, https://doi.org/10.1038/s41467-022-34781-w.
鄂公網(wǎng)安備 42011102004169號(hào)
