西太平洋分布了全球大部分的洋內俯沖帶,也是全球溝-弧-盆體系最發(fā)育的地區(qū)�？辈旒樱↘amchatka）半島位于俄羅斯遠東地區(qū),地處太平洋西北部（51°～60°N、155°～164°E）,是全球環(huán)太平洋島弧的重要組成部分。前人對勘察加島弧巖石地幔源區(qū)性質、熔融過程、巖漿結晶分異及熔/流體交代過程進行了詳細的研究,并獲得了豐碩的成果。最新的研究進展表明:（1）勘察加島弧前緣火山和中部火山的源區(qū)主要為虧損地幔,而弧后區(qū)域則存在較為富集的地幔貢獻;（2）勘察加島弧不同區(qū)域的地幔源區(qū)流體性質具有一定的差異,導致從前緣火山至中部火山,地幔熔融程度逐漸降低;（3）勘察加島弧不同區(qū)域巖石地球化學成分存在差異,而且,沿穿弧剖面某些元素或同位素(如δ¹¹B)表現(xiàn)出系統(tǒng)變化的特征,反應了俯沖板片流體通量和流體性質的差異;（4）勘察加半島部分多期次火山（如Klyuchevskoy火山）地球化學成分復雜,可能反應了源區(qū)熔融條件的不同和巖漿結晶分異過程;（5）勘察加島弧北部與阿留申島弧近直角相交,導致異常的構造背景,促使該區(qū)域形成了具有埃達克質特征的島弧巖漿。 

【文章來源】：巖石學報. 2020,36(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：15 頁

【部分圖文】：

勘察加半島代表性島弧巖石N-MORB標準化微量元素曲線(標準化值據(jù)Sun and McDonough,1989)

圖3 勘察加半島代表性島弧巖石N-MORB標準化微量元素曲線(標準化值據(jù)Sun and McDonough,1989)勘察加島弧巖漿不同火山密集區(qū)，Nb/Yb比值具有系統(tǒng)差別，EVF和CKD區(qū)域Nb/Yb比值與MORB一致，表明EVF和CKD來源于虧損地幔，而SR區(qū)域巖漿具有高Nb/Yb比值的特征，暗示其來源于富集地幔(Churikova et al.,2001)。另外，根據(jù)Th/Yb和Ta/Yb相關性圖解(圖4b),Churikova et al.(2001)認為SR區(qū)域巖漿具有較為富集的地幔源區(qū)，而EVF和CKD區(qū)域地幔源區(qū)則較為虧損。然而，無論是Th-Yb元素對，還是Ta-Yb元素對，在地幔部分熔融過程中的分配系數(shù)都差異明顯，因此這兩對元素比值不僅受控于源區(qū)組成，而且受控于部分熔融，并不適宜用來討論源區(qū)差異。因此本文選取了Th/Nb和Hf/Sm比值進行投圖，結果顯示，EVF和CKD區(qū)域巖漿具有類似的特征，但SR區(qū)域巖漿則具有較低Th/Nb比值，反應了不同的地幔源區(qū)(圖4c)。

勘察加半島處于歐亞大陸與太平洋板塊匯聚邊界的關鍵位置，構成了西北太平洋長達2000km千島-勘察加火山島鏈的北部，西臨鄂霍次克海，東鄰太平洋和白令海，是環(huán)太平洋“火鏈”的重要組成部分(圖1a)。在勘察加半島東南側，太平洋板塊攜帶帝王島鏈(65Ma)以～9cm/a的速度向下俯沖(Minster and Jordan,1978)，導致勘察加半島火山作用十圖1勘察加半島位置及火山分布分發(fā)育(圖1b)，包含200多座第四紀火山，其中含有28座活火山。位于勘察加半島中北部的克柳切夫火山(Klyuchevskoy海拔為4750m)，是全球巖漿產率最大的火山之一(55百萬噸/年)，其巖漿產率曾高達60～90百萬噸/年(Fedotov et al.,2010)。根據(jù)火山作用與海溝的距離，從東到西可以將勘察加島弧分為3個火山密集區(qū):(1)東部前緣火山(the Eastern Volcanic Front:EVF);(2)中部火山(the Central Kamchatka Depression:CKD)和中北部火山(the Northern Central Kamchatka Depression:NCKD)，其中中部火山邊緣發(fā)育明顯的裂谷帶;(3)弧后火山(Sredinny Ridge:SR)。SR區(qū)域代表了死亡的中新世火山前緣，由于克羅諾基地體(Kronotsky)推覆和晚期火山活動的噴發(fā)而運移至現(xiàn)在弧后的位置(圖1b)。地球物理的證據(jù)表明勘察加半島地殼厚度具有一定的變化范圍，從南部到北部地殼厚度由20km增厚至42km;垂直海溝方向上(CKD區(qū)域)，從弧后至克柳切夫火山地殼厚度由30km增厚至42km(Balesta,1991)。地震帶研究顯示從東部前緣火山到弧后，俯沖貝尼奧夫帶深度從90～110km，變化至180～200km，在SR下方達300～400km(Gorbatov et al.,1997)。由于夏威夷-帝王島鏈的俯沖促使勘察加半島在南北方向存在俯沖角度的差異，南部俯沖角度約為55°，而北部約為35°(Gorbatov et al.,1997)。勘察加半島具有巖漿產率大，源區(qū)沉積物質少，俯沖物質相對簡單，穿弧距離長(100～300km)等特點(Churikova et al.,2001,2007)，因此勘察加半島是研究俯沖板片-地幔反應的理想地區(qū)。勘察加島弧巖石巖性主要為玄武巖，玄武質安山巖，僅在少數(shù)地區(qū)有安山巖產出，而在NCKD區(qū)域，則主要為安山巖(圖2)。從前緣火山到弧后，勘察加島弧巖漿地球化學特征具有系統(tǒng)性的變化(圖2、圖3和圖4)。如K2O逐漸升高，EVF為低鉀，CKD為中-高鉀，而SR則主要為高鉀(圖4a);微量元素及同位素也表現(xiàn)為系統(tǒng)性的穿弧變化(圖4b,c)。另外，在勘察加半島EVF和SR區(qū)域，發(fā)育大量塌陷的破火山口，在這些破火山口的邊緣發(fā)育有玄武質巖漿和地殼源區(qū)熔融形成硅質巖漿(熔結凝灰?guī)r，年齡集中于更新世)，其成分也具有穿弧系統(tǒng)性變化的特征，如K2O從弧前到弧后逐漸升高(Bindeman et al.,2010)。系統(tǒng)性的變化特征可能反應島弧巖漿巖石成因的差異，該方向上的研究在過去十幾年里有了較大的進展，本文對該進展進行了詳細的討論和總結，希望可以促進對勘察加島弧巖石成因的理解，并加深和拓寬對俯沖帶巖漿活動的認識。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Metamorphic Characteristics and Tectonic Implications of the Kadui Blueschist in the Central Yarlung Zangbo Suture Zone, Southern Tibet[J]. Guangming Sun,Xu-Ping Li,Wenyong Duan,Shuang Chen,Zeli Wang,Lingquan Zhao,Qingda Feng.  Journal of Earth Science. 2018(05)
[2]日本-千島海溝轉折處地震層析成像研究[J]. 郭雨帆,羅佳宏,宮偉,董非非,湯蘭榮,查小惠.  大地測量與地球動力學. 2018(06)
[3]西太平洋若干溝-弧-盆體系及板內巖漿成因研究進展[J]. 張國良,王帥,張吉,羅青,李鐵剛.  海洋與湖沼. 2017(06)
[4]Testing the mantle plume hypothesis: an IODP effort to drill into the Kamchatka-Okhotsk Sea basement[J]. Yaoling Niu,Xuefa Shi,Tiegang Li,Shiguo Wu,Weidong Sun,Rixiang Zhu.  Science Bulletin. 2017(21)
[5]馬里亞納俯沖系統(tǒng)的構造特征[J]. 劉鑫,李三忠,趙淑娟,郭玲莉,王永明,李璽瑤,王鵬程,孫文軍,曹現(xiàn)志,戴黎明,于勝堯,張臻,臧藝博,孔祥超,張勇,鄭祺亮.  地學前緣. 2017(04)
[6]板塊俯沖侵蝕雅浦島弧的地形制約[J]. 張正一,董冬冬,張廣旭,張國良.  海洋地質與第四紀地質. 2017(01)
[7]Fluid/melt in continental deep subduction zones: Compositions and related geochemical fractionations[J]. XIAO YiLin,SUN He,GU HaiOu,HUANG Jian,LI WangYe,LIU Lei.  Science China（Earth Sciences）. 2015(09)
[8]大陸深俯沖過程中的熔/流體成分與地球化學分異[J]. 肖益林,孫賀,顧海歐,黃建,李王曄,劉磊.  中國科學:地球科學. 2015(08)
[9]南海的基本構造特征與成因模型:問題與進展及論爭[J]. 李三忠,索艷慧,劉鑫,戴黎明,余珊,趙淑娟,馬云,王霄飛,程世秀,薛友辰,熊莉娟,安慧婷.  海洋地質與第四紀地質. 2012(06)



本文編號：3072861