近日，中国科学院广州地球化学研究所博士生余志伟、特任研究员但卫、研究员王强等，与加拿大圣弗朗西斯泽维尔大学及青海省地质调查院科研人员合作，以北羌塘治多-杂多地区早二叠世基性岩为研究对象，开展地质年代学、岩石学、地球化学和大地构造学研究，提出地幔柱物质跨越古特提斯洋、参与俯冲带岩浆作用的新模型。相关成果发表于《美国地质学会会刊》。

早二叠世跨古特提斯洋的地幔柱-俯冲带相互作用模式图。研究团队供图

洋岛玄武岩型岩浆通常形成于板内环境，以铌（Nb）、钽（Ta）等高场强元素相对富集为特征；俯冲带岩浆则通常亏损这些元素。因此，俯冲带中出现洋岛玄武岩型岩浆，意味着其地幔源区和熔融过程具有特殊性。已有研究多将这类岩浆与俯冲带内交代地幔或深部软流圈中的富集组分联系起来，但如何在古老汇聚体系中区分俯冲带自身富集组分与外来富集组分，并厘清其熔融和参与弧岩浆作用的动力学机制，仍是难题。

新获得的锆石U-Pb年龄与地球化学数据结合区域资料显示，研究区岩石可分为洋岛玄武岩型、富Nb弧型和正常弧型三类，共同记录约2.82亿年前的岩浆活动。洋岛玄武岩型岩石富集Nb、Ta；正常弧型岩石明显亏损Nb、Ta；富Nb弧型岩石保留弧型特征，但Nb、Ta亏损较弱，表现出向洋岛玄武岩型过渡的特点。同位素分析显示，洋岛玄武岩型和富Nb弧型岩石具有亏损的Nd-Hf同位素组成，εNd(t)为+1.3～+5.7，明显不同于正常弧型岩石的富集Nd同位素组成（-7～-6），表明前两类岩浆涉及不同于当地正常弧岩浆源区的软流圈组分。元素—同位素关系与源区混合模拟进一步支持，二者来自共同但不均一、含富集组分的软流圈地幔；富Nb弧型岩浆还受到俯冲板片来源组分及当地岩石圈地幔影响。

空间上，洋岛玄武岩型岩石主要分布于更靠近古海沟的杂多地区，富Nb弧型和正常弧型岩石主要分布于更靠内陆的治多地区。综合空间关系、地球化学特征及已有高地幔潜温估算，局部板片撕裂可较好解释上述观测：板片下方热软流圈物质通过撕裂窗口上涌，因压力降低而熔融，在靠近撕裂部位形成洋岛玄武岩型岩浆；上涌物质与邻近板片物质相互作用，形成富Nb弧型岩浆；与此同时，俯冲过程仍可维持正常弧型岩浆活动。

区域对比显示，北羌塘泥盆纪至二叠纪幔源岩浆的Nb/La和Nb/U显著异常集中出现在约2.82亿年前，随后迅速减弱，这种短暂脉冲更支持外来富集组分输入。研究进一步将北羌塘约2.82亿年前的洋岛玄武岩型基性岩与约2.90—2.85亿年前形成的羌塘—潘伽大火成岩省对比，发现二者微量元素和同位素特征相似。结合古特提斯洋内洋岛玄武岩型岩石记录及地幔潜能温度估算，研究将北羌塘富集源区与南侧羌塘—潘伽地幔柱联系起来。古地理重建表明，两者当时相隔超过2000公里，意味着这一联系涉及地幔柱物质跨越古特提斯洋的长距离迁移。

研究提出，羌塘-潘伽地幔柱物质可能随大规模向北的地幔流动迁移至北羌塘，并在约2.82亿年前积聚于俯冲板片下方；局部板片撕裂随后提供上涌通道，触发减压熔融并与俯冲组分相互作用。该模型将富集组分远程来源、局部熔融触发机制及不同岩浆类型形成联系起来，为识别古老汇聚体系中的地幔柱—俯冲带相互作用提供了新依据。研究还提出，这一过程可能通过岩石圈热弱化和底部黏性拖曳，促进基梅里微陆块从冈瓦纳北缘裂解及随后快速向北漂移。

相关论文信息：https://doi.org/10.1130/B39077.1