第九届青年地学论坛

大洋板片的俯冲会携带大量的水进入地球内部，而这些进入地球内部的水会通过岩浆作用重新回到地表，水的输入和输出所构成的地球深部水循环对于维持海平面稳定性以及地球宜居性至关重要。地震层析成像工作在马里亚纳海沟外侧的太平洋板片中识别出超厚（约24km）的蛇纹石化岩石圈地幔，导致俯冲板片携带的水量相比前人的估算增加了近3倍。然而，目前尚不清楚这24km厚的板片蛇纹岩在马里亚纳俯冲带弧-盆岩浆作用中是否脱水、脱了多少水、是否会导致深部地幔的含水。
俯冲的蛇纹石化岩石圈地幔相比俯冲的洋壳，亏损流体活动性元素，但是具有更重的B同位素组成以及更高的Cl/F比值。因此，本研究对马里亚纳俯冲带前弧Pagan火山以及后弧NW Rota-1火山进行了B同位素分析，并统计了西太平洋俯冲带弧-盆火山岩的B同位素数据、马里亚纳弧-盆火山岩中熔体包裹体的卤族元素数据。通过系统对比马里亚纳弧-盆火山岩的地球化学组成，本研究发现马里亚纳俯冲带后弧NW Rota-1有显著的蛇纹岩脱水的信号，然而这一信号在前弧以及弧后盆地并没有体现出来。热力学模拟与地球化学的结果一致，都表明马里亚纳俯冲带的板片蛇纹岩会在后弧（板片深度～200km）的位置发生脱水，而俯冲洋壳的脱水则主导了前弧以及弧后盆地的岩浆作用。为了验证俯冲洋壳的脱水是否能够维持俯冲带岩浆作用的水通量，本研究对马里亚纳俯冲带俯冲板片输入的水以及岩浆作用释放的水通量进行定量计算。结果表明，俯冲洋壳所含的水足以提供足量的马里亚纳弧-盆岩浆作用释放的水，并不需要板片蛇纹岩的贡献，再次证明了板片蛇纹岩在马里亚纳俯冲带岩浆作用中的作用有限。因此，板片蛇纹岩的俯冲对地球深部水循环的影响需要后续工作的限定。

板片蛇纹岩,B同位素,俯冲带水循环