第七届青年地学论坛

建立地球上地幔地球化学演化与地球动力学机制之间的关联是蛇绿岩研究领域的一个关键科学问题。利用来自威尔逊旋回不同阶段的蛇绿岩地幔橄榄岩展开系统性研究，是解决上述问题的重要途径。本研究主要搜集了产自不同构造环境（包括：洋陆过渡带（OCT），洋中脊（MOR）, 俯冲带（SSZ））的地幔岩石的强亲铁元素（HSE）与Re-Os同位素数据以及全岩Al₂O₃组成。首先，为了丰富研究相对有限的OCT型地幔岩石的数据库，本研究分析了希腊Lesvos蛇绿岩橄榄岩的HSE丰度与Re-Os同位素组成并验证了该蛇绿岩的初生裂谷成因。Lesvos橄榄岩具有近似原始上地幔组成的HSE配分型式，这与其相对饱满的特征相符。并且，几乎所有的Lesvos橄榄岩都分布在OCT与MOR地幔范围之内，意味着它们没有经历俯冲相关的过程。多数样品所呈现的近水平的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os-Al₂O₃变化指示Lesvos岩石圈形成于一次近期的地幔熔体亏损（Re亏损Os模式年龄（T_RD）为~0.3 Ga），可能与导致新特提斯洋盆形成的中生代Pangea大陆裂解事件有关。此外，一个极端难熔、亏损的样品具有非常古老的熔体亏损年龄（T_RD = 1.6 Ga），则可能代表了部分再循环的古老岩石圈残片，它们在大陆裂解与持续拉张期间出露。
通过对比OCT、MOR、SSZ等蛇绿岩橄榄岩的HSE丰度与Re-Os同位素组成，本研究发现：相较于在拉张环境下形成的OCT型与MOR型橄榄岩，处于挤压环境下的SSZ型橄榄岩经历了极高程度的熔体抽取（贫Al₂O₃），而且具有显著升高的Pd/Ir与更多的放射成因Os。为了解释上述地球化学特征并呼应威尔逊旋回，本研究提出如下演化模型：（1）在OCT到MOR阶段，拉张的裂谷或扩张脊环境导致软流圈地幔减压熔融，形成低-中程度熔体亏损的岩石圈地幔；与此同时或随后，上涌的软流圈来源的硫饱和的玄武质岩浆（富集贱金属硫化物，BMS-rich）会渗滤上覆的先前亏损的地幔。该种交代作用并不会造成HSE与放射成因Os同位素的显著富集；（2）在板块汇聚的SSZ阶段，含水流体的加入会极大地提高弧下地幔熔体抽取的程度。并且，俯冲板片脱水所释放的高氧逸度的流体与地幔楔熔融所产生的硫不饱和的玻安质岩浆会渗滤之前的亏损地幔，致使橄榄岩中的含HSE相（BMS）被大量溶解、失稳而移除；然而，后继的软流圈地幔熔融产生的硫饱和的弧前玄武质岩浆会交代先前贫HSE相的橄榄岩，带来大量富Pd且具放射成因Os的BMS。威尔逊旋回期间，尽管有不同硫逸度熔/流体作用的改造以及地幔不均一性（比如再循环的古老难熔组分）的存在，不同构造环境岩石圈地幔却具有共同的众数¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os（~0.126），体现了对流上地幔强大的再均一化作用。

威尔逊旋回,Lesvos蛇绿岩,洋陆过渡带,强亲铁元素,Re-Os同位素