研究發現洋底高原增生誘發俯沖起始的巖石學證據

　　洋底高原廣泛分布在洋盆中，它是除大洋中脊之外洋殼形成的主要部位。洋底高原具有異常厚（～10-30 km）的洋殼，其成因通常認為與深部來源的地幔柱活動有關，因此其是研究地幔柱動力學演化、深部地幔不均一性等地質問題的重要對象。較厚的洋殼導致洋底高原具有較低的密度，使它們進入海溝后很難被俯沖而發生阻塞，導致造成俯沖帶躍遷，洋底高原的增生與碰撞過程也被認為是陸殼生長與俯沖起始的重要方式。此外，由于洋底高原形成常伴隨有巨量巖漿的噴發，并會釋放出大量溫室氣體及酸性氣體，對地質歷史時期的氣候變遷、環境演變乃至生物滅絕具有重要意義。

　　巨厚洋殼的發育使科研人員不易獲取到洋底高原下部地殼的巖石樣品，這阻礙了學界對洋底高原物質組成的認識，限制了對地幔柱形成演化、地幔不均一性等科學問題的探討。目前，學界對洋底高原下地殼的組成主要是通過地球物理探測和數值模擬等方法進行間接推測。盡管洋底高原組分廣泛出露于全球蛇綠巖，但主要為淺部的熔巖及與其伴生的灰巖等沉積巖，而代表其下地殼的堆晶巖則報道較有限。這一方面可能是源于洋底高原的下地殼巖石很難被保存下來，另一方面是由于洋底高原下地殼巖石的鑒別存在困難，從而需要建立相應的鑒別標準與手段。

　　針對上述科學問題，中國科學院地質與地球物理研究所巖石圈演化國家重點實驗室博士研究生張維騏在導師、研究員劉傳周的指導下，對班公湖-怒江蛇綠巖帶中段蓬錯蛇綠混雜巖中的層狀鎂鐵質-超鎂鐵質堆晶巖體進行了鋯石年代學、巖石學和地球化學研究。蓬錯層狀堆晶巖體主體巖性為純橄巖-橄長巖-橄欖輝長巖-斜長巖，局部發育有橄長質偉晶巖脈。對從巖脈挑選出的鋯石進行U-Pb定年，獲得的年齡為187-188 Ma（圖1）。全巖與礦物的主、微量元素表明，蓬錯堆晶巖的母巖漿具有貧水、低硅的特征。研究人員通過計算發現，與單斜輝石平衡的熔體具有富鎂（Mg#≥79）和超虧損的性質。考慮到這些特征明顯不同于洋中脊及俯沖帶構造背景下的巖漿特征，從而提出它們的母巖漿來源于受地幔柱影響下難熔地幔發生熔融的產物，這些難熔地幔既可能是先存的大洋巖石圈地幔，也可能是卷入在地幔柱中的難熔組分。因此，研究人員提出蓬錯堆晶巖體為早侏羅世（187-188 Ma）在中特提斯形成的洋底高原下地殼的殘片。

　　然而，已有的研究表明蓬錯蛇綠巖出露的噴出巖主要為中晚侏羅世的SSZ型巖漿巖，包括～161-166 Ma弧前成因的玻安巖、高鎂安山巖和～159 Ma的島弧玄武質的輝綠巖墻，此外還包含149-167 Ma的SSZ成因輝長巖（圖1）。為了解釋蓬錯蛇綠巖噴出巖與堆晶巖在年齡與地球化學性質上的差異，研究人員建立了班公湖-怒江中特提斯洋在侏羅紀經歷的洋底高原-海溝碰撞、俯沖再起始的地球動力學模型（圖2），即洋底高原在早侏羅世（187-188 Ma）形成后繼續向北運移，于～175 Ma進入海溝并發生碰撞阻塞，導致俯沖帶由北向南遷移，并誘發中特提斯洋殼重新開始俯沖，形成~161-166 Ma的玻安巖、高鎂安山巖，以及更晚期的俯沖巖漿作用。

　　該研究首次在特提斯蛇綠巖中報道了洋底高原下地殼的殘片，揭示了同一蛇綠巖中的噴出巖與堆晶巖在年齡與性質均可能存在明顯差異，從而代表了不同期、不同構造背景下巖漿活動的產物。該研究工作的科學意義在于建立了利用堆晶巖識別洋底高原下地殼的巖石地球化學標準，并為洋底高原增生誘發俯沖起始提供了明確的巖石學證據。

　　相關研究成果以Subduction initiation triggered by accretion of a Jurassic oceanic plateau along the Bangong–Nujiang Suture in central Tibet為題，發表在Terra Nova上。