俯冲组分对弧后盆地岩浆作用的影响——以马里亚纳和冲绳海槽为例
马里亚纳和冲绳海槽是发育于西太平洋板块边缘正在活动的弧后盆地。本文在系统对比分析两个海槽玄武岩的岩石地球化学特征基础上，结合马里亚纳海槽7个玄武岩样品的Sr、Nd、Pb同位素组成分析，以Sr、Nd、Pb同位素组成特征为主，较深入地探讨了俯冲组分对弧后盆地岩浆作用的影响，以及俯冲组分对不同构造环境和不同发育程度的弧后盆地的岩浆作用影响程度的差异。
马里亚纳和冲绳海槽玄武岩均属亚碱性系列中-低钾类型；与正常大洋中脊玄武岩(N-MORB)相比，海槽玄武岩具有以下地球化学特征： (1)较高的Al<,2>O<,3>；较低的TiO<,2>和FeOT；以及低的TiO<,2>/K<,2>O比值；MgO及分异指数(DI)与各氧化物之间不表现明显的线性关系。(2)富集LREE，亏损HREE；较高的(La/Yb)<,N>、(La/Sm)<,N>、(Gd/Yb)<,N>值；稀土元素配分曲线为右倾状。(3)高的Sr、Pb含量；富集LILE,亏损HFSE；不相容元素比值高，如：K/Yb、Ba/La、Pb/Ce、La/Yb、Sr/Nd；微量元素分配模式呈强不相容元素相对富集的右倾状；具明显的Rb-K峰、Sr峰，Ti槽，以及微弱的Nd槽。(4)比N-MORB具更高的<'87>Sr/<'86>Sr、<'206>pb/<'204>pb、<'207>pb/<'204>pb、<'208>pb/<'204>pb比值，更低的<'143>Nd/<'144>Nd比值。<'87>Sr/<'86>Sr、<'143>Nd/<'144>Nd比值变化偏离地幔趋势线；<'206>pb/<'204>pb、<'207>pb/<'204>pb、<'208>pb/<'204>pb比值出现偏离北半球铅参考线(NHRL)的变化趋势。与N-MORB不同的岩石地球化学特征，反映了俯冲组分对岩浆作用的影响，表明俯冲组分对弧后盆地岩浆作用起了关键的影响作用。
由于不同弧后盆地所处的构造位置及发育程度的差异，其地球化学特征必然存在一定的差异，从马里亚纳海槽中部(MMT)→马里亚纳海槽北部(NMT)→冲绳海槽中部(MOT)→冲绳海槽南部(SOT)，玄武岩的地球化学特征呈现有规律的变化：TiO<,2>含量减少；TiO<,2>/K<,2>O、Ce/Pb比值减小；FeOT和P<,2>O<,5>含量增加；稀土元素配分曲线斜率加大，元素比值(La/Yb)<,N>、(La/Sm)<,N>、(Gd/Yb)<,N>逐渐增大；微量元素配分曲线斜率逐渐加大，大离子亲石元素(LILE)富集程度逐渐增强，高场强元亏损程度逐渐增大；<'87>Sr/<'86>Sr比值加大，而<'143>Nd/<'144>Nd比值则减小；马里亚纳海海槽北部(NMT)比中部(MMT)具有较高的<'206>pb/<'204>pb、<'207>pb/<'204>pb、<208>pb/<'204>pb比值。这些地球化学特征的差异表明，俯冲组分对不同构造环境和不同发育程度或演化阶段的弧后盆地岩浆作用的影响程度是不同的。根据Sr、Nd、Pb同位素组成确定了两个海槽玄武岩岩浆源区的端元组分，均是由亏损的洋脊玄武岩地幔端元(DMM)和以俯冲组分为主的富集地幔(EMⅡ)混合的结果。利用二元混合模拟方法，计算了马里亚纳海槽中、北部及冲绳海槽中、南部玄武岩岩浆俯冲组分的混合比例平均各为4﹪ 、7﹪ 、14﹪ 和16﹪ ，从马里亚纳海槽中部(MMT)→马里亚纳海槽北部(NMT)→冲绳海槽中部(MOT)→冲绳海槽南部(SOT)，俯冲组分对岩浆作用的影响程度呈逐步加强的趋势。
综合对马里亚纳海槽和冲绳海槽玄武岩的分析，结合对比其它弧后盆地玄武岩的岩石地球化学特征，可以认为，俯冲组分是弧后盆地岩浆作用过程中的关键影响因素，并且从早期扩张弧后盆地的张裂阶段到成熟弧后盆地扩张阶段，俯冲组分对弧后盆地岩浆作用的影响程度逐渐减弱。
岩石地球化学;俯冲组分;弧后盆地;马里亚纳海槽;冲绳海槽
中国海洋大学
硕士
海洋地质学
赵广涛
2007
中文
P593
77
2007-08-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）