总访问量：
刘呈一泓,May 18, 2023
俯冲带是大陆地壳生长和壳幔物质循环的重要场所，研究俯冲带壳幔物质循环的模式对认识地球系统圈层演化具有重要意义。岛弧岩浆是俯冲带壳幔相互作用的重要产物，因此研究弧岩浆的地球化学组成可能为研究壳幔物质循环的物质来源、种类进行定量示踪。前人的研究认为俯冲沉积物、玄武质洋壳、俯冲上盘物质组分均可通过弧岩浆作用回到地壳中，造成弧岩浆岩多变的地球化学特征。特殊的弧玄武岩地球化学特征往往反映出了特殊的地幔交代过程或动力学机制。传统的放射成因同位素（Sr-Nd-Pb-Hf）能给出弧岩浆的源区形式是富集还是亏损，亦或者沉积物的来源。然而俯冲带的熔流体来源复杂（诸如沉积物流体、蚀变洋壳流体、蛇纹岩来源的流体以及沉积物、蚀变洋壳的熔体），并且可能是多种交代介质的混合结果，传统的Sr-Nd-Pb-Hf同位素难以对其进行更深层次研究。非传统稳定同位素的手段可能为揭示上述过程提供新的限制。对弧岩浆岩Mo-Ba-B-Li等系列流/熔体活动性元素研究，结合相关俯冲相关岩石矿物性质，将有助于示踪不同种类流熔体贡献，建立俯冲带地幔交代作用、物质循环及深部动力学过程的相关模型。
Mo元素是中度不相容以及流体活动性亲硫元素，因此Mo元素在进变质的洋壳和沉积物中的孔隙水中均可以脱流体的形式赋存在流体中，并通过浮力运移至地幔楔的底部。Mo元素同样是氧化还原敏感元素，在地表环境下，随着海洋氧化还原状态的变化，可能从+6转变至+2。Mo有7种同位素，Mo同位素的表示通常以δ98/95Mo形式表示。表生环境下Mo同位素分馏受Mn氧化物与硫化物控制，δ98/95Mo=−0.9~+2.1‰，其中氧化还原变化导致硫化物形成并使轻钼结合到硫化物中，而Mn氧化物则主要体现吸附作用。由于表生沉积物具有较大的Mo同位素变化范围，因此可以示踪俯冲带中再循环沉积物的种类，总体来说沉积物相对于地幔偏轻。同样，对蚀变洋壳也开展了Mo同位素的研究，洋壳低温蚀变时Mo变重；而高温蚀变对Mo同位素影响有限，整体上，蚀变对洋壳的总Mo影响有限。前人对MORB的Mo同位素研究表明MORB的Mo同位素具有较大的变化范围，可能是MORB的源区存在再循环的物质的影响。
前人也对大量的岛弧开展了Mo同位素的研究，以探究Mo同位素示踪壳幔相互作用的潜力。IBM和小安地列斯岛弧的Mo同位素，结合Sr-Nd-Pb等同位素，Mo同位素展现出了示踪俯冲再循环物质加入弧玄武岩源区的能力。还原性沉积物熔体交代地幔楔形成的熔岩具δ98Mo (+0.02~ + 0.3 4‰)，氧化性沉积物交代产物则具有低的δ98Mo(−0.88~− 0.06‰)。俯冲沉积物有限的所罗门弧岩浆岩呈现高δ98Mo(相较MORB)、Ce/Mo、Ba/Th，反映出板片衍生流体分馏重Mo。俯冲陆源沉积物相关的巴布亚新几内亚和塞浦路斯岩浆岩呈低δ98Mo(相较MORB)，但沉积物Mo通量同样无法造成这些弧岩浆岩的Mo同位素特征。其所反映的可能是地幔楔中的次生矿物分馏过程/脱水-部分熔融等机制控制. Chen et al., (2019)因此对进变质过程中的地幔单矿物中Mo同位素进行了系统性的工作，单矿物金红石(−0.75‰)-绿辉石(−0.16‰)-石榴石(−0.29‰)之间的δ98Mo差别反映出脱水后残余金红石富集轻Mo，结合实验Δ98/95Mo流体-金红石=0.9–1.1‰、氧逸度与定量计算结合表明，榴辉岩亏损重Mo同位素反映蛇纹岩脱出氧化流体过程。而脱流体后的轻Mo同位素的一个表现就是在一些弧岩浆中反应强烈的板片熔体的信号。Li et al.,(2021)认为对马里亚纳洋内弧后盆地的Mo同位素分析表明，其平均-0.34‰的δ98Mo组成不是沉积物的贡献，而反映金红石分解产生具有轻Mo同位素的熔体，而弧后盆地玄武岩轻Mo同位素体现了弧岩浆流体成分减少与熔体成分增加的过程。同样对Pagan(弧前)δ98Mo的研究表明，其随板块深度增加降低，但低Hf/Nd等特征无法仅通过含水流体解释，反映出更深的含水熔体进一步交代。而NW Rota-1(弧后)高Ce/Mo及与Hf/Nd的相关性反映含水熔体参与，但其δ98Mo增加特征同先前一般板块熔融趋势不一致，反映另一种流体源。Pagan岩浆岩由低温流体(交代弧前地幔楔)-含水熔体(促使熔融)，最可能源自弧前地幔拖下来的蛇纹岩(Li et al., 2021)。
堪察加样品Cd同位素与AOC流体指标呈正相关、熔体指标呈负相关，整体较MORB轻。从EVF(东部火山前线)-CKD(中堪察加盆地)-SR(Sredinny岭)源区深度增加Cd同位素组成逐渐偏轻，EVF-SR地区流-熔体贡献转换可能反映Cd随重流体脱出-残余熔体偏轻等过程。而俯冲带内控制Cd元素矿物及相关动力学暂不明确，需要进一步的的研究来探究Cd同位素的在俯冲带的循环过程。
你必须登录之后才可以参与讨论。