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          海洋所研究揭示板塊俯沖起始機制

          撰稿: 海洋研究所 發布時間:2021-03-22

            近日,中科院海洋所孫衛東課題組李賀、孫衛東與綜合大洋鉆探(IODP)351航次首席科學家Arculus教授等IODP專家合作,在Nature Communications 發表了關于新生代伊豆小笠原俯沖起始的文章。 

            俯沖帶和島弧早期階段形成的巖漿特征與成熟島弧體系的巖漿特征有所不同,是研究俯沖起始的切入點。伊豆小笠原-馬里亞納(IBM)俯沖體系早期階段主要由低鈦-鉀拉斑玄武巖和玻安巖組成。國際大洋鉆探351航次在奄美盆地發現的玄武巖,位于IBM最古老的殘余弧的下方和偏西部,形成時間在約49 百萬年前。晚于此前發現的該區最早的弧前玄武巖(51-52 百萬年)約3百萬年。由于這些玄武巖正處于弧前玄武巖和典型弧巖漿作用之間的轉折點,表明俯沖起始經歷了約3百萬年的時間。文章研究的玄武巖是低鈦-鉀、含鋁尖晶石的拉斑玄武巖。這些伊豆小笠原馬里亞納島弧發展早期階段形成弧前玄武巖來,與大洋中脊、弧后盆地、島弧或大洋島玄武巖相比單礦物組份和全巖組份都存在明顯地球化學區別。它們來自熱的、還原的、難熔上地幔橄欖巖源區。該玄武巖的礦物溫度計顯示其形成的溫壓條件變化大,是從斜長石-尖晶石-橄欖巖相邊界處的壓力迅速轉移到地表,保留了多壓多熱礦物學的遺跡。這些特征為揭示板塊俯沖起始機制提供了關鍵信息,暗示俯沖起始階段該區處于擠壓環境,而非自發俯沖起始對應的拉張環境。該研究結果支持孫衛東等2020 年在Science Bulletin發表的“新特提斯洋閉合碰撞誘發西太平洋新生代板塊俯沖起始”的觀點。 

            

          國際大洋鉆探351航次在奄美盆地U1438鉆孔位置圖及玄武巖巖心中單斜輝石和斜長石組份隨深度變化特征

          奄美盆地玄武巖中尖晶石的成分特征圖

          海洋所科研人員與IODP351航次人員合影

            文獻: 

            Li, H*., Arculus, R.J*., Ishizuka, O., Hickey-Vargas, R., Yogodzinski, G. M., McCarthy A., Kusano, Y., Brandl, P.A., Savov, I.P., Tepley III, F. J., Sun, W.D*. Basalt derived from highly refractory mantle sources during early Izu-Bonin-Mariana arc development. Nature Communications. 2021. Doi: 10.1038/s41467-021-21980-0. 

            Sun, W.D.*, Zhang, L.P., Li, H., Liu, X., (2020) The synchronic Cenozoic subduction initiations in the west Pacific induced by the closure of the neo-Tethys ocean. Science Bulletin 65, 2068-2071. 

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