俯冲下洋壳在地幔浅部的熔融行为获展现

 
 
俯冲下洋壳在地幔浅部的熔融行为获展现  
 

中国科学院广州地球化学研究所地幔地球化学学科组特任研究员王煜和中国科学院院士徐义刚设计了一系列高温高压尝试，展现了俯冲下洋壳在地幔浅部的熔融行为。相关研究克日在线颁发于《地球物理研究杂志：固体地球》。

俯冲浸染为地球带来的最深远效应之一是将地壳物质引入深部地幔。今朝，大量地球化学和岩石学研究证明幔源中大概存在其他岩性身分（譬喻：辉石岩、辉长岩、斜长角闪岩等），而不是之前遍及认为的单一的橄榄岩地幔源区。个中，作为俯冲板片的重要构成部门，俯冲下洋壳在研究洋中脊和板内玄武岩成因中的浸染越来越突出，可是今朝还缺少对这一重要组分在地幔熔融进程中的尝试岩石学约束。

研究人员系统观测了俯冲下洋壳在地幔差异深度的熔融行为及其与周围地幔橄榄岩的彼此浸染。首批尝试的初始物质选用采自中国东北蛟河碱性玄武岩中的天然辉石岩捕虏体样品，在1GPa，1100-1300℃ 的温压条件下举办了高温高压部门熔融尝试；同时举办的还包罗一系列下洋壳-纯橄岩彼此浸染熔融尝试，以相识下洋壳衍生熔体与地幔橄榄岩之间的回响，并乐成实现了下洋壳衍生熔体向纯橄岩的渗透。

尝试功效表白，俯冲下洋壳衍生熔体均为玄武质且其身分随熔融水平变革显著。对付以石榴子石单斜辉石岩为初始物质的尝试，残余矿物组合主要以单斜辉石和橄榄石为主；而对付以石榴子石二辉岩为初始物质的尝试，残余矿物相中呈现尖晶石。除过渡元素（Sc、V和Cr）外，所有要害微量元素在单斜辉石中都呈不相容，且明明更相容重稀土元素（HREE）（DLu/DLa >> 1）；稀土元素的分派系数与单斜辉石中IVAl含量呈较好正相关（尤其对付HREE）。除Cr和V外，尖晶石在下洋壳熔融进程中对微量元素配分的孝敬很是有限。

在较高压力下，前人得出的单斜辉石和辉长岩熔体和榴辉岩熔体之间险些所有微量元素的分派系数均远低于本研究功效，出格是Th、U和HREE。对付彼此浸染尝试，除了两个有钙长石呈现的尝试外，下洋壳衍生熔体都乐成渗入周围的纯橄岩中。然而，下洋壳衍生熔体中与纯橄岩回响引起的身分变革在1GPa时仍然相对较小；这些下洋壳熔体很大概从上涌地幔中被提取出来，同时仍保存其微量元素和同位素印记。另外，研究发明代表下洋壳的辉石岩与纯橄岩之间的疏散熔体在较低熔融水平大概更富钾。

尝试发生的下洋壳熔体具有高La/Sm、Eu/Eu*、Nb/Ta和Ba/Th的特征，出格是对付在较高温度下（如1300℃）举办的尝试；另外，这些熔体还表示出明明的Sr和Eu的正异常，而通例橄榄岩和辉石岩熔体都不具备这种特征。大洋玄武岩中若识别出明明的Sr和Eu正异常，其成因应受到来自辉长岩或雷同下洋壳的辉石岩熔融的影响；尝试证明，幔源岩浆岩中Sr-Eu特征在很洪流平上取决于地幔源区中再轮回组分的全岩微量元素身分特征。

该研究表白，下洋壳在地幔中的熔融进程简直可觉得幔源岩浆提供代表性的微量元素特征如Sr和Eu正异常及一致的Nb/Ta和Zr/Hf比值，但它不能表明MORB、OIB和大陆板内玄武岩（譬喻双辽玄武岩）中主量元素身分的变革特征。除俯冲下洋壳和纯橄岩外，源区中必需有其他组分去限定这些玄武岩中的主量元素身分特征（如高FeOT和TiO2含量）。后续尝试将在更高压力（≥ 3 GPa）及更多组分条件下开展。

相关论文信息：https://doi.org/10.1029/2020JB020673

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