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早寒武世全球板塊以及西準(zhǔn)噶爾構(gòu)造位置重建圖。研究團隊供圖
近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質(zhì)重點實驗室研究員張運迎團隊聯(lián)合其他科研團隊，在洋殼初始俯沖以及陸殼形成機制方面取得新進展。相關(guān)成果分別發(fā)表于《美國地質(zhì)學(xué)會通報》和《國際地球科學(xué)雜志》。
地球為何擁有板塊構(gòu)造和大陸，是21世紀(jì)地球科學(xué)十大科學(xué)問題之一。板塊俯沖是維系地球圈層間協(xié)同演化的關(guān)鍵，其引發(fā)的地球表層與內(nèi)部之間的物質(zhì)循環(huán)不僅影響著地球內(nèi)部的物質(zhì)組成，還調(diào)節(jié)著地表宜居環(huán)境；同時，大陸地殼作為陸生生命的居住地，其表面風(fēng)化作用也調(diào)節(jié)著地球氣候演變。然而，科學(xué)家們對板塊構(gòu)造學(xué)說的關(guān)鍵一環(huán)（即：洋殼初始俯沖機制）以及大陸地殼的形成機制（如：洋內(nèi)弧基性玄武質(zhì)成分如何轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂嘘憵ぬ卣鞯拈L英質(zhì)組分）尚沒有統(tǒng)一的認(rèn)識。
在該項工作中，研究人員對古亞洲洋構(gòu)造域準(zhǔn)噶爾地區(qū)的寒武紀(jì)蛇綠巖以及石炭-二疊紀(jì)花崗巖進行了鋯石U-Pb-Hf-O同位素研究。研究表明，寒武紀(jì)蛇綠巖中的長英質(zhì)巖石具有類似地幔的Hf-O同位素組成，表明其來源于初始俯沖階段的洋殼熔融和弧玄武巖漿分異。結(jié)合區(qū)域資料，研究提出早寒武世該區(qū)存在一個長達(dá)1000 km、東西向的洋內(nèi)弧俯沖帶，其初始俯沖與岡瓦納大陸聚合以及勞亞大陸裂解有關(guān)，解答了西南古亞洲洋寒武世初始俯沖在全球范圍內(nèi)的動力學(xué)機制。
該研究還發(fā)現(xiàn)，早于320 Ma的花崗巖具有類似地幔的O同位素組成，晚于320 Ma的花崗巖展現(xiàn)出地殼特征的O同位素組成，表明晚期花崗巖具有再循環(huán)表殼物質(zhì)的加入。結(jié)合區(qū)域資料，研究認(rèn)為弧–弧碰撞引起的表生物質(zhì)再循環(huán)和熔融作用促進著大洋弧地殼轉(zhuǎn)變?yōu)榇箨懙貧ぁ?/p>
本研究以早寒武世古亞洲洋為例，回答了洋殼俯沖的初始機制和大洋地殼轉(zhuǎn)變?yōu)榇箨懙貧さ臋C制，為全面認(rèn)識板塊構(gòu)造學(xué)說提供重要科學(xué)依據(jù)。
上述研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、廣東省實驗室（廣州）人才團隊引進重大專項等項目聯(lián)合資助。張運迎為該論文第一作者，中國科學(xué)院南海海洋研究所研究員研究員孫珍、香港大學(xué)教授孫敏、中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所研究員尹繼元、中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員袁超和夏小平為共同作者。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1130/B36304.1
https://api.semanticscholar.org/CorpusID:246534778
標(biāo)簽： 中國科學(xué)院南海海洋研究所辦公室副主任
