第七届青年地学论坛

       俯冲带不仅是壳幔物质和能量交换的重要场所，也是产生弧岩浆作用和地壳生长的重要位置。大洋俯冲带中岛弧型镁铁质岩浆岩，一般被认为是由俯冲板片来源的富水流体交代的地幔岩石发生部分熔融而成。俯冲板片主要由玄武质洋壳和上覆的沉积物组成，在俯冲过程中均会发生变质脱水产生的富水流体，因此有必要进一步识别和区分流体的来源和性质。玄武质洋壳和上覆的沉积物来源的流体具有极大的相似性，因此为识别和区分这两种来源的流体带来了很大的困难。为此，我们选取西南天山特克斯县哈拉达拉地区晚古生代的镁铁质岩浆岩为研究对象，对其全岩主微量、Sr-Nd-Hf-Li同位素、锆石U-Pb年代学以及Hf-O同位素进行了详细的分析，并结合微量元素-同位素定量模拟，识别出其地幔源区中不同性质的富水流体的来源和比例。
       锆石LA-ICPMS U-Pb定年结果显示，哈拉达拉镁铁质-超镁铁质岩体的结晶年龄为305-313Ma。全岩主量元素分析显示，这些镁铁质岩浆岩具有低的SiO₂ (43.2-50.6 wt.%)含量，高的MgO (7.7-20.9 wt.%)含量和Mg^# (60.3-78.2), 以及较低的Na₂O+K₂O (1.2-3.5 wt.%)含量。这些镁铁质岩浆岩的微量元素特征表现为：弧型的微量元素特征，即富集大离子亲石元素和轻重稀土，亏损高场强元素；变化的全岩初始(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr_)i (0.7039 ~ 0.7057)，高的ε_Nd(t)值(4.7 ~ 69.1)和 ε_Hf(t)值(11.2~13.7)。镁铁质岩中的锆石具有高的ε_Hf(t) (11.4~15.2) 值和高的δ¹⁸O (5.2~7.6‰)值。这些元素和同位素特征表明，哈拉达拉镁铁质岩浆岩可能来源于俯冲洋壳流体交代的地幔源区。样品高的Ba/Th、Ba/La、Pb/Ce和Li/Y比值，低的(La/Yb)_N、Th/Nb、Th/Nb和Th/Yb比值也证实了俯冲板片来源的流体对地幔楔的交代作用。进一步，全岩Sr同位素与Th/La和Rb/Nb比值的模拟显示这些样品点落在蚀变玄武质洋壳来源的流体与沉积物来源的流体之间。此外，这些样品还具的低的δ⁷Li值(-0.8 ~ 4.0‰)，大部分样品的δ⁷Li值低于MORB (1.6~5.6‰; 平均值为3.7±1‰)、OIB (2 ~ 8‰)以及大部分岛弧玄武岩。结合全岩的微量元素和Li同位素特征，我们认为板片来源的流体除了含有蚀变玄武质洋壳组分之外，还含有洋壳沉积物组分。微量元素和Sr-Nd同位素定量模拟结果表明，哈拉达拉镁铁质岩浆岩的地幔源区中可能混入了10-20%的流体； Li-Nd同位素的模拟也得出了相似的结果。
综合以上结果，我们认为西南天山晚古生代镁铁质岩浆岩可能来源于俯冲的南天山洋壳释放的流体交代上覆橄榄岩所形成的地幔源区。将全岩Li同位素结合微量元素和Sr-Nd-Hf-O同位素，我们进一步识别和区分出了洋壳来源的流体包含蚀变的玄武质洋壳流体和上覆陆源沉积物来源的流体。在晚石炭世，随着南天山洋的闭合、伊犁-中天山板块与塔里木克拉通发生碰撞、大洋板片发生回卷并导致地幔交代岩发生部分熔融，最终在伊犁板块南缘形成同时期的镁铁质岩浆岩。
 

俯冲带；Li同位素；弧岩浆作用；壳幔相互作用