第七届青年地学论坛

成熟的洋内弧常常发育中酸性火山岩（安山岩至流纹岩系列），这些火山岩的成因机制还存在很大争议。一些岛弧中酸性火山不仅常具有富集Th、LREE和K2O等特征，还有较高的MgO（或Mg#），指示了大洋沉积物和地幔楔橄榄岩的共同参与。纯的沉积物高温高压实验熔体具有很低的MgO，无法解释这些中酸性岛弧火山岩成因。西太平洋俯冲带广泛发育了中酸性火山岩，这些中酸性火山岩在SiO2恒定时也具有明显变化的MgO（Mg#）、CaO、K2O等。西太平洋是典型的冷俯冲带，俯冲板片不太可能发生直接熔融；而沉积物（含/不含沉积碳酸盐）底辟上升并与热的地幔楔橄榄岩被认为是这些岛弧火山岩可能的成因机制。本研究中，我们通过高温高压实验模拟了在俯冲带4.0 GPa压力条件下，沉积物（GLOSS±碳酸盐）与地幔橄榄岩（KLB-1）的部分熔融实验。实验初始物中GLOSS (±5 wt% CaCO3): KLB-1为7:3和5:5两个系列，实验温度从1000°C至1300°C。实验结果显示，7:3比例的实验主要矿物相为Grt、Cpx和Opx，主要产生英安岩-流纹岩熔体（SiO2介于56.89-79.13wt%）；而5:5比例实验主要为Cpx和Opx，而Grt在各实验温度下都不稳定，产生熔体为安山岩-英安岩熔体（SiO2介于）。5wt% CaCO3的加入明显提高了残留相中Cpx比例，也可以明显降低5:5比例实验的熔体SiO2含量，并提高熔体CaO含量；但CaCO3的加入对7:3比例实验的熔体组分的CaO和SiO2影响有限。所有的实验的残留相中都未出现富K2O矿物，使得熔体中具有较高K2O含量（7:3为2.97-3.85 wt%，5:5为2.25-4.15 wt%），且K2O含量随温度升高而线性降低。与纯的沉积物实验熔体相比，我们实验中的熔体都具有较高的MgO和Mg#、FeO。我们选择伊豆小笠原-马里亚纳岛弧系统的中酸性火山岩（安山岩-流纹岩，去除La/Sm<1数据）进行对比，发现我们实验熔体可以解释这些火山岩同时具有的较高MgO、K2O、CaO等特征；高比例GLOSS: KLB-1实验产生Grt特征，也可以解释英安岩-流纹岩中存在明显石榴子石效应（La/Yb与K2O正相关变化）等特征。本次研究认为，冷俯冲带沉积物底辟上升并与热地幔楔橄榄岩发生混合后部分熔融，能够很好的解释西太平洋广泛出现的安山岩-流纹岩系列的地球化学组成，也可能是冷俯冲带含碳酸盐沉积物脱碳的重要方式之一。

岛弧,地幔楔,部分熔融,火山岩,高温高压