、东亚地区分布有大规模的中新生代陆内岩浆岩,但关于其成因机制一至未达成共识。部分学者倾向于用太平洋板片大地幔楔模来解释,然而这一模型很难解释距太平洋活动陆缘超过km的蒙古中部地区的中新生代的岩浆事件。近年的研究结果表明东亚岩石圈在中生代经历了明显的减薄作用,但对于其减薄的间尺度研究不足。
莱斯特大学Sheldrick及其合作者以蒙古、俄罗斯和中国北部地区火山岩为研究对象(图1),并结合已发表的火山岩年代学、全岩地球化学以及Sr-Nd同位素资料限定了东亚岩石圈减薄的过程和时间。
图1东亚地图及火山岩时空分布简图被交代的大陆岩石圈地幔通常显示高场强元素亏损、大离子亲石元素富集的特征。因此,ΔNb值(ΔNb=1.74+log(Nb/Y)?1.92log(Zr/Y))较好的反映大陆岩石圈和软流圈的贡献。蒙古地区和中国东北地区火山岩ΔNb值在Ma之前以小于0,指示可能以大陆地幔岩石圈为主要物源。而在Ma之后该值0,揭示熔体主要来源于软流圈物质。俄罗斯地区火山岩样品ΔNb值转变略晚一些,在约85Ma(图2)。在Ma和Ma之间,ΔNb值显示较宽的变化范围,揭示该时期强烈的壳幔相互作用。
图2ΔNb随时间变化规律图解
火山岩Sr-Nd-Hf同位素也基本支持这一认识(图3),即从Ma到Ma,软流圈物质的贡献明显增多。50Ma至今的火山岩样品显示明显负的εNd(t)值,而εHf(t)和87Sr/86Sr比值变化不明显,ΔNb也显示相似的变化特征,指示有相对富集物质加入。这种现象在蒙古东戈壁地区尤为明显,详细的岩石地球化学研究揭示这种富集与地壳混染作用无关。然而这种富集也不可能是中生代岩石圈地幔导致的,因为同位素特征与ΔNb值明显不同于中生代火山岩样品,因此其可能与俯冲板片的贡献有关。
图3Sr-Nd-Hf火山岩同位素随时间变化图解
该文主要利用火山岩地球化学和年代学限定东亚岩石圈减薄的时间范围主要在-Ma,俄罗斯地区岩石圈地幔减薄的时间可能略长一些(c.-85Ma)。然而至于其减薄机制尚需进一步研究。该成果发表在国际知名期刊ScientificReports上。Sheldrick,T.C.,Barry,T.L.,Dash,B.,Gan,C.,Millar,I.L.,Barfod,D.N.,Halton,A.M.,,SimultaneousandextensiveremovaloftheEastAsianlithosphericroot.ScientificReports.
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