第七届青年地学论坛

海水蚀变过程中能导致广泛大洋岩石圈的碳酸盐化作用。俯冲板片派生的流体会将这些碳酸盐从蚀变大洋岩石圈转移到地幔楔中，并且作用于岛弧岩浆，这可能在俯冲带的碳循环中起着关键作用。尽管沉积碳酸盐以对碳循环有一定的贡献，但是越来越多的研究发现蚀变大洋岩石圈中的碳酸盐对俯冲带碳循环有更大的作用。钙作为碳酸盐的主要成分，也许能够为蚀变岩石圈中碳酸盐的迁移提供直接的证据，并且有可能进一步示踪深部碳循环。本文选择了西太平洋两个非常典型的岛弧作为研究对象（汤加岛弧和马里亚纳岛弧）。分别测试了两个岛弧火山岩（玄武岩，安山岩，英安岩）的钙同位素组成。这两个岛弧都明显的缺乏沉积碳酸盐，并且有很强的俯冲流体特征，这为我们探讨蚀变岩石圈中碳酸盐流体的迁移提供了最佳场所。
研究结果表明：汤加岛弧新鲜玄武岩(0.84 ± 0.01‰，2sd, n = 3)和英安岩(0.84 ± 0.10‰，2sd, n = 9) 具有不可区分的 δ^44/40Ca，说明含水流体在岛弧岩浆结晶分异过程中的作用很小。虽然亏损的地幔楔体受到板片流体的强烈影响，但汤加岛弧(0.84 ± 0.09‰，2sd, n = 12)和马里亚纳岛弧(0.79±0.12‰，2sd, n = 9)呈现出类似于 MORB 的 δ^44/40Ca 值。汤加和马里亚纳岛弧有大量火山二氧化碳脱气表明，部分蚀变岩石圈中的碳酸盐被板片流体带入到亏损的，可能缺乏碳的地幔楔中。然而，岛弧火山岩中类似于 MORB 的 δ^44/40Ca 值表明，大洋岩石圈中释放的碳酸盐几乎不能改变地幔楔的平均 Ca 同位素组成。这些结果可能归因于相对于地幔楔，板片流体迁移的碳酸盐岩的 Ca 含量有限。另一种情况是，汤加和马里亚纳弧属于冷俯冲带，蚀变岩石圈中部分碳酸盐可能会逃脱板片脱水的影响，循环进入深部地幔。
 

钙同位素，岛弧岩浆，碳酸盐