第八届青年地学论坛

俯冲带中，板片熔融产生熔体，熔体再交代上覆地幔楔的过程是元素在地球内部循环的关键过程之一。元素在熔体与板片间的分配行为是其在这个过程中活动性的决定性因素。对于亲铜元素来说，其在硅酸盐熔体和硫化物间的分配行为是确定其在熔体与板片间分配行为的关键。由于板片熔融时的温度一般低于硫化物的固相线，此时硫化物主要以固态形式存在于板片中。前人对亲铜元素在硅酸盐熔体和硫化物间的分配行为已经进行了大量工作，但针对俯冲带温压条件下，高硅低铁的板片熔体和硫化物间亲铜元素的分配行为研究较少。本项工作测定了1.5 – 3.5 GPa, 900 – 1100 ºC，还原至氧化环境下流纹质熔体与单硫化物固体(MSS)之间的Cu、Ag、Ni和Co的分配系数。结果表明，DMSS/SM Cu、DMSS/SM Ag、DMSS/SM Ni和DMSS/SM Co分别为1400 – 7100、27 – 200、4900 – 53000和620 – 48000。Cu、Ni和Co的分配系数与熔体中FeO_t的含量呈现明显的负相关关系，而Ag的分配系数与熔体中FeO_t含量的相关关系较弱。并且这四种元素的分配系数与氧逸度无明显相关关系。这些都与前人所进行的硅酸盐熔体与MSS间元素分配实验得到的结论一致。
利用这些分配系数数据，我们计算了板片部分熔融时熔体Cu和Ag的含量。结果表明，当板片熔融残余中存在硫化物时，板片熔体中Cu的含量低于亏损地幔，且绝大部分(>90%) Cu会残留在板片中；与之相对应，板片熔体在Ag的含量高于亏损地幔，且残留在板片中的Ag的比例变化很大(28 – 96%)。此时，被熔体所交代的弧下地幔中，熔体对地幔Cu的贡献很小，这意味着熔体交代地幔很可能不会对地幔的Cu同位素产生显著影响。这与弧岩浆岩所具有的与亏损地幔一致，且不随其地幔源区中板片组分含量改变而改变的Cu同位素组成相吻合。而熔体对地幔中Ag的贡献则不可忽视。另外，由于熔体中Cu/Ag低于亏损地幔，被熔体交代的弧下地幔Cu/Ag也会低于亏损地幔。这与初始大陆弧岩浆相较MORB低的Cu/Ag相吻合。

亲铜元素,分配系数,俯冲带