近日，我所海底巖石與巖石圈動力學團隊在俯沖帶地質(zhì)過程與物質(zhì)循環(huán)研究中取得重要研究進展。

菲律賓海板塊周緣分布有眾多正在活動的俯沖工廠，它們是西太平洋新生代巨型溝-弧-盆系統(tǒng)的重要組成部分，是研究板塊匯聚動力學過程的天然實驗室。在俯沖工廠中，俯沖輸入與弧-弧后輸出之間的物質(zhì)平衡關(guān)系是國際固體地球科學領(lǐng)域的重要科學問題。在傳統(tǒng)的經(jīng)典俯沖帶成因模型中，俯沖輸入組分被簡單地認為是普通洋殼。然而，隨著研究的不斷深入，科研人員發(fā)現(xiàn)在地球俯沖帶演化過程中，俯沖正地形（包括海底高原和海山）從未缺失，它們深刻地影響著俯沖帶地質(zhì)過程以及深部地幔地球化學。因此，俯沖帶的地質(zhì)過程和物質(zhì)循環(huán)等重要前沿科學問題仍在探索中。

菲律賓海板塊俯沖前緣存在眾多正地形，這些正地形和俯沖帶的相互作用深刻影響著菲律賓海板塊內(nèi)一些關(guān)鍵構(gòu)造單元的形成和演化。近期，我所研究團隊基于承擔的西太平洋專項調(diào)查航次在雅浦俯沖系統(tǒng)內(nèi)獲取的基底巖石樣品，開展了年代學、巖石學和同位素等地球化學研究。研究發(fā)現(xiàn)，形成了新生代卡羅琳海底高原的地幔柱的源區(qū)可能同時含有EM1和EM2富集地幔端元組分；雅浦弧熔巖具太平洋型MORB的同位素特征，與菲律賓海板塊內(nèi)的弧后盆地熔巖整體具印度洋型MORB同位素特征形成鮮明對比，暗示雅浦弧下地幔經(jīng)歷了復雜的地質(zhì)過程；并創(chuàng)新性地建立了雅浦俯沖系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)循環(huán)概念性模型，提出卡羅琳高原和太平洋軟流圈物質(zhì)已經(jīng)通過板片裂隙交流進入雅浦弧之下的軟流圈地幔。

本研究成果形成的論文“Tracing the material cycle from the Caroline Plate to the Yap subduction system. Geological Society of America Bulletin”發(fā)表在地質(zhì)學期刊《Geological Society of America Bulletin》（美國地質(zhì)學會會刊，中國科學院一區(qū)TOP期刊）上，論文作者包括袁龍博士（第一作者）、鄢全樹研究員（通訊作者）和石學法研究員。本研究得到了國家重點研發(fā)計劃、嶗山實驗室科技創(chuàng)新項目、中國博士后科學基金、山東省泰山學者特聘專家項目和國家自然科學基金等聯(lián)合資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1130/B38141.1.

雅浦俯沖系統(tǒng)熔巖的放射性同位素特征

雅浦俯沖帶地幔流模式圖