大陆深俯冲过程中的熔/流体与地球化学分异最新研究进展

(神秘的地球报道)据EurekAlert!:板块俯冲指地球表面两个板块相遇时,一个板块下插到另一相对被动的板块之下的过程,代表了地球上最为宏伟的地质事件。这一过程是实现地球表面-内部物质和能量交换、大陆地壳生长以及壳/幔相互作用的重要场所,广泛深刻地影响着与人类生活息息相关的地壳的增生与消亡、火山和地震活动、地球表层物质循环、矿产资源分布、大陆造山运动等事件,因此一直是固体地球科学研究所关注的热点。

地球表层广泛存在着海水、热液、河流和大气降水等对地壳岩石的蚀变和风化作用,因此俯冲物质都携带了大量的流体组分进入了地球深部,这部分流体会在板块俯冲或折返过程中的不同阶段被释放出来,在某些特定的环境下甚至诱发部分熔融。近年来大量的研究表明,板块俯冲过程中产生的熔体和流体在俯冲带壳/幔相互作用过程中扮演着非常重要的角色,是俯冲过程中发生元素迁移、同位素分馏以及交代上覆地幔楔的不可或缺的介质。俯冲带中的流体/熔体有着非常复杂的存在形式、化学组成以及地球化学性质上的变化。因此,了解和理顺俯冲带流体的成分、性质和行为对于我们理解俯冲物质循环以及壳幔相互作用等重要地质过程至关重要。

最近的一项综述性研究总结了国际上近年来有关俯冲带熔/流体研究和相关地球化学分异的最新进展。相关论文以“大陆深俯冲过程中的熔/流体成分与地球化学分异”为题,分别发表在最新出版的2015年第8、9期《中国科学:地球科学》杂志中/英文版上,由中国科学技术大学肖益林教授的课题组主要成员共同完成。在系统评述国际上近年来对俯冲带熔/流体最新研究的基础上,结合课题组本身近年来的系列研究成果,肖益林教授等的论文总结了俯冲带熔/流体的类型、化学组成、存在温-压条件、元素(同位素)迁移能力以及对壳幔相互作用的贡献,介绍了这些熔/流体对于部分特征性元素Nb-Ta 迁移及分异、流体氧逸度对于微量元素迁移的影响,以及新兴的非传统稳定同位素(Li、Mg)在示踪俯冲过程的应用,并提出了这一研究领域存在的问题和未来可能的发展的方向。该项研究对全面认识板块俯冲过程中的熔/流体活动和特征元素的迁移, 和利用新兴的Li,、Mg同位素示踪俯冲过程具有重要的科学参考价值。

该项研究得到国家重点基础研究发展计划项目(No. 2015CB856102)和国家自然科学基金项目(No. 41473033, 41172067, 41273037) 的共同资助。





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