长期以来，“非热点”成因的板内碱性玄武岩的成因机制存在着广泛的争议。作为板内碱性玄武岩的典型代表，有关中国东部中-新生代碱性玄武岩的研究表明，其源区可能存在着包括沉积型碳酸盐岩在内的再循环壳源物质，碱性玄武岩的形成很大程度上受控于滞留在地幔转化层的俯冲板片及其衍生的富CO₂和H₂O的流体/熔体。这与基于对环太平洋俯冲带的地球物理观测结果一致，指示板内岩浆和深部碳循环可能存在着紧密的成因联系。然而，远离现代俯冲体系的大陆内部碱性玄武岩的源区是否同样存在再循环碳酸盐岩，以及碳酸盐岩在俯冲过程中的“命运”，目前还存在很大争议。

针对上述科学问题，我校张招崇教授领衔的岩浆作用与成矿团队联合香港大学和澳门科技大学的合作者，共同针对我国西南天山托云盆地中-新生代碱性玄武岩开展系统的橄榄石微量元素和Sr-Nd-O-Mg-Zn同位素的综合研究（图1），获得以下重要认识：

（1）托云中-新生代碱性玄武岩主要由橄榄玄武岩和碧玄岩组成。橄榄石Zn/Fe、Mn/Zn和Fe/Mn比值以及全岩FeO/MnO比值、CaO-MgO含量的协变关系表明，橄榄玄武岩和碧玄岩来自于辉石岩和橄榄岩的混合源区。

（2）高精度Mg-Zn同位素揭示出橄榄玄武岩和碧玄岩的镁同位素（δ²⁶Mg）变化范围分别为-0.45 ~ -0.47 ‰和-0.45 ~ -0.47 ‰，锌同位素（δ⁶⁶Zn）变化范围分别为0.37 ~ 0.41 ‰和0.38 ~ 0.48 ‰，具有显著的轻镁同位素和重锌同位素异常（图1），显示出其源区存在再循环碳酸盐岩的同位素地球化学信号。

（3）与中国东部中-新生代碱性玄武岩不同的是，托云橄榄玄武岩和碧玄岩缺少典型的碳酸质硅酸盐岩浆的元素地球化学信号，其具有低的CaO/Al₂O₃比值和Zr、Hf和Ti的正异常等，表明碳酸盐矿物并未直接参与到源区的部分熔融。结合其典型的幔源Sr-O同位素组成（图1），提出再循环碳酸盐岩在深俯冲过程中（>150 km）发生了脱碳反应，造成壳源C-O的脱离，而Mg-Zn则被保留至脱碳反应产物辉石中，并最终被上涌的软流圈捕获进入橄榄玄武岩和碧玄岩的源区发生熔融（图2）。微量元素的数值模拟显示，碧玄岩相较于橄榄玄武岩具有更低的部分熔融程度，从而体现了更强的再循环物质加入的信号，如更重的δ⁶⁶Zn值。

该成果揭示我国西部板内碱性玄武岩源区不同于东部的中-新生代碱性玄武岩，表明俯冲再循环物质参与板内岩浆形成的形式和过程具有复杂性和多样性。

图1 托云中-新生代橄榄玄武岩和碧玄岩的Sr-Nd-O-Mg-Zn同位素组成

图2 托云中-新生代碱性玄武岩两阶段形成模式图

以上成果发表在国际岩石学领域权威期刊《Journal of Petrology》上：Cheng, Z.G.*（程志国）, Zhang, Z.C.（张招崇）, Wang, Z.C.（王振朝）, Jin, Z.L.（金子梁）, Hao, J.H.（郝金华）, L. Jin（金磊）& M. Santosh, 2022. Petrogenesis of Continental Intraplate Alkaline Basalts in the Tuoyun Basin, Western Central Asian Orogenic Belt: Implications for Deep Carbon Recycling. Journal of Petrology, 63(9): egac088.

全文链接：https://doi.org/10.1093/petrology/egac088