徐勇 刘金高：西藏雅鲁藏布蛇绿岩橄榄岩成分对大洋岩石圈复杂生命周期的启示

发布时间：2020-09-21     作者：[科学研究院]    阅读：36次

　　“沧海桑田”是中国古代的神话传说，最早出自东晋葛洪所著的《神仙传·麻姑》：“接侍以来，已见东海三为桑田”。这种 “沧海桑田”故事，在地球长达46亿年的漫长岁月中，一直在真实地、周而复始地上演着。曾经横贯欧亚的浩瀚大洋——向东开口特提斯洋的变迁就是其中的典例。奥地利地质学家休斯（Eduard Suess）最早用希腊神话中海神的名字“特提斯”来命名这个消失的大洋。揭开特提斯洋的神秘面纱，破解“沧海桑田”的奥秘，至今仍是地质学家孜孜以求的热点问题。

　　西藏雅鲁藏布蛇绿岩绵延~2000 km，是曾经横亘在劳亚大陆与冈瓦纳大陆之间的新特提斯洋的残片。具有若干规模不等但出露完整的壳-幔剖面，为探索大洋岩石圈生命周期与洋陆变迁过程提供了良好契机。但是前人的研究主要集中于壳岩（辉长、辉绿岩墙和玄武岩），很少从幔岩（橄榄岩）角度去建立地幔过程与构造演化之间的关联。为了更好地理解地球上地幔化学演化与动力学机制，我院博士研究生徐勇，在导师“金属同位素与壳幔物质循环”求真研究群体刘金高教授的指导下，联合国内与国际合作者，系统采集了52件雅江蛇绿岩橄榄岩样品，开展了系统的全岩主量元素、微量元素、强亲铁元素（HSE）与Re-Os同位素地球化学分析，取得如下新认识：

　　（1）强亲铁元素体系（Pd/Ir、Pt/Ir）与亲石元素（Al₂O₃）体系解耦，而与亲铜元素（Cu）体系之间存在正相关性，结合镜下硫化物观察，证实雅江蛇绿岩地幔在熔体抽取后发生富贱金属硫化物的（BMS-rich）熔体交代事件，并且推测交代熔体可能为硫饱和的弧前玄武质岩浆，而非硫亏损的“玻安质”岩浆；

　　（2）硫饱和熔体的交代指标Pd/Ir与¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os之间没有协变关系，表明近期熔体交代对橄榄岩的Os同位素组成影响有限。通过对流上地幔与最古老的蛇绿岩橄榄岩样品之间的混合模拟，揭示雅江蛇绿岩地幔源区在经历了端元混合以后还发生了系统的熔体抽取过程；

　　（3）Re亏损Os同位素模式年龄（T_RD）表明，雅江蛇绿岩地幔存在数千公里级别的不均一性，古老地幔块体（最老可达2.2 Ga）经再循环混入中生代大洋岩石圈地幔（¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os峰值：0.126）之中。此外，雅江蛇绿岩橄榄岩T_RD年龄峰值（~0.25 Ga）明显低于班怒带蛇绿岩（~1.0 Ga），印证了班怒带蛇绿岩起源于更古老的地幔熔融事件。

　　（4）综合以上地球化学证据与前人的工作，提出如下多阶段模型：1）250 Ma之前，古老的岩石圈地幔物质被循环（俯冲剥离或重力拆沉）到对流地幔并参与混合，并部分长期保留古老物质特性；2）~250 Ma，古特提斯洋持续俯冲，导致冈瓦纳大陆弧后扩张，混合地幔熔融上涌，形成新特提斯洋盆；3）~130-120 Ma，新特提斯洋弧前俯冲期间，硫饱和的弧前玄武质岩浆交代先前形成的亏损地幔。

　　该研究阐明了大洋岩石圈复杂的生命周期，建立了地幔过程与板块构造之间的桥梁，并为理解蛇绿岩壳幔不耦合提供了思路。该研究对探索控制地球上地幔组成与演化的地球动力学机制具有重要意义。

　　上述成果发表在地球化学国际权威期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》上：Xu, Y., Liu, J.*, Xiong, Q., Su, B.-X., Scott, J. M., Xu, B., Zhu, D.-C., Pearson, D. G. (2020). The complex life cycle of oceanic lithosphere: A study of Yarlung-Zangbo ophiolitic peridotites, Tibet. Geochimica et Cosmochimica Acta 277, 175-191. [IF = 4.659]

　　原文链接：https://doi.org/10.1016/j.gca.2020.03.024