海院科研动态（14）|大洋俯冲起始的岩石记录及印度洋与太平洋地幔域不均一性研究取得进展
玄武质洋壳是大洋的基本组成部分，大洋的俯冲是大洋演化威尔逊旋回的重要阶段。关于大洋何时开始俯冲，俯冲起始（subduction initiation）有怎样的地质证据一直是海洋地质学家关注的基础科学问题。西太平洋伊豆-玻安-马里亚纳（Izu–Bonin–Mariana，IBM)俯冲带是现代地球上代表性的俯冲带，国外研究者发现从早期的FAB(MORB-like)的弧前玄武岩到IAT-like的岛弧玄武岩以及晚期的玻安岩（boninite）是俯冲启动的代表性岩石序列，且这一过程一般在较短的时间内发生, 约10个百万年（Ma）。从目前科学界主流认为的地球上海洋第一次开始俯冲的27亿年至今，地球上经历了多期的大洋威尔逊旋回演化，地球历史上多次的大洋俯冲是否如西太平洋俯冲一样具有这样的岩石记录，又有怎样的异同，一直受到海洋地质学家关注。
我院夏斌教授团队近期在东特提斯洋的泽当和罗布莎地区洋壳残留中，厘定出了与西太Izu–Bonin–Mariana俯冲带可以类比的MORB-like的玄武岩，IAT-like的早期辉绿岩脉+熔岩，以及玻安岩系（boninite-like）的晚期辉长-辉绿岩脉，并测定其同位素年龄区间162-154Ma间的10Ma以内。通过与西太IBM俯冲起始岩石记录开展系统地球化学成因对比发现，这一系列岩石同样指示了大洋在开始俯冲时，地幔逐渐亏损，俯冲沉积物逐渐加入的过程；泽当boninite-like并不具有IBM boninite的轻稀土富集的U型配分型式，以及较低的MgO含量，是与洋内弧环境熔融的俯冲沉积物加入有限和地幔亏损程度不同相关，这些异同性进一步丰富了全球大洋俯冲起始的洋壳岩石记录证据的多样性。
图1:东特提斯洋泽当罗布莎俯冲启动样品与西太Izu–Bonin–Mariana俯冲启动岩石地球化学对比
多数研究者一直认为印度洋地幔域继承了特提斯洋地幔域特征而与太平洋地幔域存在明显不同。但DSDP (Deep Sea Drilling Project’s) 在印度洋的261和765站位获得的155-152 Ma的玄武岩以及150Ma阿拉伯半岛特提斯洋壳残留却显示了太平洋地幔域的特征。这是代表150Ma大洋地幔域变化的大事件亦或是偶然事件一直悬而未决。文章通过泽当洋壳残留的Pb同位素分析认为，在150Ma时特提斯洋依然具有和印度洋一致的地幔域特征，这与DSDP 261和765站位以及阿拉伯半岛的太平洋地幔域特征一起进一步指示了印度洋地幔域的不均一性。
图2:Pb同位素指示150Ma特提斯洋依然具有印度洋地幔域特征
该成果近期发表在国际知名学术刊物《Gondwana Research》，Weiliang Liu., Yun Zhong., Zhilei Sun., Chris Yakymchuk., Man Gu., Gongjian Tang., Lifeng Zhong., Hong Cao., Hongfei Liu., Bin Xia, The Late Jurassic Zedong ophiolite: A remnant of subduction initiation within the Yarlung Zangbo Suture Zone (southern Tibet) and its tectonic implications. Gondwana Research 2019, 78:172-188。新奥门31999新奥门31999刘维亮副教授为第一作者，新奥门31999新奥门31999钟云副研究员与自然资源部青岛海洋地质研究所孙治雷副研究员为共同通讯作者。
上述研究工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金重点项目、广州市科技创新项目等的资助。
