第八届青年地学论坛

大洋板块的持续俯冲源源不断的向弧下地幔中输送水及其他易活动元素，从而显著改造了弧下软流圈地幔的组成，而经典观念中俯冲板片贡献的富水组分对于软流圈地幔的影响范围多局限于俯冲带附近。然而，本研究汇总全球洋脊玄武岩数据发现，软流圈地幔中水的分布并不均一，太平洋最为贫水，而北冰洋最为富水。为了研究软流圈地幔中水分布不均一性的成因及其与俯冲作用的关系，本研究以最为富水的北冰洋软流圈为突破口，在超慢速扩张的北冰洋Gakkel洋中脊发现了一系列具有明显岛弧特征且富水的洋中脊玄武岩，对于经典理论提出了巨大的挑战。通过对采自北冰洋Gakkel洋脊的130个站位的576件玄武岩玻璃样品重新进行高精度的水含量及激光微区主微量元素分析，发现了北极地区软流圈中广泛富水以及俯冲改造的地幔物质，指示古俯冲事件对于北冰洋软流圈地幔的改造。通过统计全球近六千件MORB样品数据发现，俯冲改造地幔组分在大西洋和印度洋MORB中也能识别出来，然而在贫水的太平洋MORB中则极为罕见。因此，本研究提出，环绕太平洋的俯冲带在软流圈地幔中形成一个巨型的“锅盖”盖住了太平洋地幔域，同时源源不断地向其他大洋地幔下方释放富水的俯冲组分，从而使得软流圈地幔形成了两个相互分隔的地幔域，而“锅盖效应”对于软流圈地幔域的分隔至少持续了1.8亿年。此外，持续的俯冲作用使得太平洋洋盆面积不断减小，因此其下面的太平洋地幔域的面积也相应缩小。研究揭示，锅盖下方的太平洋地幔物质通过加勒比海下方流向大西洋、通过澳大利亚与南极洲之间流向印度洋。
 

软流圈地幔、水、洋脊玄武岩、板块俯冲、锅盖效应