第九届青年地学论坛

洋底高原覆盖了~3%的地球海底区域，在大洋俯冲过程中，它们不可避免地会与海沟-岛弧系统发生相互作用。考虑到俯冲板块的浮力是俯冲的主要驱动力，洋底高原俯冲能够显著降低板块的俯冲速率。而俯冲速率影响着俯冲机制、岩石圈应力状态和热结构以及火山活动的性质。然而，对洋底高原俯冲的研究，目前主要是通过地球物理和数值模拟方法来验证洋底高原俯冲的可行性及其最终命运。有关的岩石地球化学研究是非常有限的，且对洋底高原超慢速俯冲系统中地幔楔的性质和相关的岩浆-构造演化过程仍不清楚。雅浦海沟-岛弧体系作为西太平洋俯冲带的重要组成部分，正经历着卡洛琳高原的超慢速俯冲（0-6 mm/yr）。因此，它是研究洋底高原俯冲机制的理想对象。
本研究针对雅浦-马里亚马海沟衔接处的两组地幔橄榄岩，开展了详细岩石学和矿物学研究。第1组样品与深海地幔橄榄岩具有相似的组分特征：全岩具有较高的CaO含量和Al₂O₃/SiO₂值，尖晶石具有较低的Cr#（molar Cr/(Cr+Al)，低至0.16）和较高的Ga/Fe³⁺#（1242-4376）值，辉石具有较低的Mg# [molar Mg/(Mg+Fe²⁺)]值。第2组样品与弧前地幔橄榄岩的组分特征相似：全岩具有低的Al₂O₃/SiO₂，尖晶石具有高的Cr#值（高达0.73）和低的Ga/Fe³⁺#值（345-639）。同时，熔体-矿物组分平衡计算表明，与第1组样品尖晶石组分平衡熔体的Mg#、TiO₂和Al₂O₃值与帕里西维拉海盆玄武岩的组分一致；而与第2组样品尖晶石平衡熔体的组分与岛弧火山岩相似。
因此，本研究结果表明了该区域经历了由弧后扩张脊向俯冲带转变的构造演化过程。结合洋底高原的初始俯冲阶段会阻塞海沟和阻碍俯冲的进行，从而导致贫岩浆活动的超慢速俯冲形成。本研究认为，与正常洋壳俯冲的马里亚纳海沟-岛弧体系相比，雅浦弧前橄榄岩相对低的亏损程度和雅浦岛弧火山岩的缺乏是对卡洛琳高原超慢速俯冲的响应。
 

超慢速俯冲，雅浦，地幔橄榄岩