中科院廣州地球化學研究所研究員夏小平團隊成員徐健與國內(nèi)外合作者聯(lián)合研究，揭示了一套俯沖帶純沉積物熔融形成的S型花崗巖。相關(guān)研究近日在線發(fā)表于《美國地質(zhì)學會會刊》。

地球不同于太陽系其他行星的一個主要特點是存在主要由花崗質(zhì)巖石組成的大陸地殼。前人將由變火成巖部分熔融而成的花崗巖稱為I型花崗巖，由變沉積巖部分熔融而成的花崗巖稱為S型花崗巖。S型花崗巖經(jīng)常被用作代表某一地區(qū)的上地殼元素和同位素組成的地球化學端元。隨著研究的深入，越來越多的學者發(fā)現(xiàn)，那些被認為是“S型花崗巖”的源區(qū)其實并不“單純”，或多或少存在地幔物質(zhì)貢獻。

因此，厘定純沉積物來源的S型花崗巖就成了地質(zhì)學家一個重要的研究課題。俯沖帶作為殼幔相互作用比較強烈的構(gòu)造部位，在大陸地殼生長方面扮演著重要的角色。俯沖帶是否存在純沉積物來源的S型花崗巖？如果存在，它們又是在什么樣的地球動力學機制下形成的？不同構(gòu)造環(huán)境下純沉積物來源的S型花崗巖地球化學組成特征是否相同？這些科學問題的答案對于理解地殼形成的地球動力學機制具有重要指示意義。

研究人員通過對中國云南點蒼山—哀牢山地區(qū)的二疊紀—三疊紀花崗巖了詳細的鋯石U-Th-Pb和Hf-O同位素，以及全巖主微量元素、Sr-Nd-B同位素等地球化學特征進行分析，識別了一套形成于俯沖構(gòu)造背景下的純沉積物熔融的S型花崗巖。據(jù)悉，這套二疊紀—三疊紀花崗質(zhì)巖體（ca. 248-254 Ma）主要出露于云南點蒼山—哀牢山褶皺帶的變質(zhì)雜巖體（片麻巖），花崗巖根據(jù)其礦物組成可分為二云母花崗巖，含電氣石花崗巖以及黑云母花崗巖三類。主量元素組成顯示，這三類花崗巖源區(qū)均為強過鋁質(zhì)花崗巖（A/CNK>1.1），原巖變泥質(zhì)巖。

研究表明，這些強過鋁質(zhì)花崗巖中含有大量的元古代—古生代（ca.2438-396）的繼承鋯石，對花崗巖中的結(jié)晶鋯石和繼承鋯石進行原位Hf-O同位素分析發(fā)現(xiàn)，結(jié)晶鋯石總體具有較高的δ18O（9‰-12‰）和較低的εHf(t)（-6 to -17）。二元混合模擬顯示，無任何幔源物質(zhì)加入的趨勢。同時，所有結(jié)晶鋯石的εHf(t)值均落入繼承鋯石的εHf(t)-年齡演化趨勢上，不顯示任何向虧損地幔演化的趨勢。

研究人員認為，云南點蒼山—哀牢山強過鋁質(zhì)花崗巖源區(qū)為純沉積物，沒有可檢測的幔源物質(zhì)加入。結(jié)合區(qū)域大地構(gòu)造背景及存在的同時期島弧巖漿巖記錄，作者認為該純套沉積物來源的S型花崗巖形成于俯沖構(gòu)造背景，是加厚的弧后盆地沉積物減壓熔融的產(chǎn)物。與喜馬拉雅造山帶S型花崗巖對比發(fā)現(xiàn)，云南點蒼山—哀牢山俯沖帶型純沉積物來源S型花崗巖具有更高的形成溫度，更低的形成壓力，表現(xiàn)在地球化學組成上顯示出具有更高的Al2O3/TiO2比值和Yb含量。

徐健表示，純沉積物S型花崗巖在俯沖帶的識別，無論在構(gòu)造環(huán)境上，還是在地球化學組成上都是對造山帶型S型花崗巖的一個重要補充，極大豐富了地殼成因的動力學機制。