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地球深部碳循环是指地球表层的碳在俯冲带进入地幔深部,然后通过岩浆或者脱气作用再把地幔中的碳释放到地球表层系统中的过程。人类对地球深部碳赋存形式和储量、不同储库的交换方式和交换量尚缺乏清晰认识,近年来随着分析技术的发展和研究的深入,深部碳循环的研究日益丰富。本文总结了地幔中碳赋存状态、地球深部碳储量、碳进出地幔方式及通量、俯冲带碳的行为和碳酸岩成因及成矿方面的研究。地幔中碳赋存形式多样且主要受地球深部压力及氧逸度控制。相平衡实验和热动力学计算发现碳酸盐化榴辉岩在300～600 km发生部分熔融,交代地幔橄榄岩形成碳酸盐化地幔橄榄岩。碳酸盐化地幔橄榄岩的熔融又会形成碳酸岩熔体,这说明俯冲再循环物质可能对碳酸岩的成因起重要作用。碳酸岩是研究深部碳循环的良好载体,其源区特征、岩浆演化过程对示踪碳在地幔和地壳过程中的迁移至关重要。虽然深部碳循环在碳赋存形式、碳储量及通量、俯冲带碳的流变行为和碳酸岩成因对深部碳循环的启示方面已经取得了较大的研究进展,但仍有大量的科学问题亟待解决,如:沉积碳酸盐岩再循环进入地球深部后的行为、俯冲带板片流体地球化学行为、俯冲带流体氧逸度特征等,将来有必要重点开展深入研... 相似文献
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新疆东部-甘肃北山地区二叠纪玄武岩对比研究及其构造意义 总被引：5，自引：7，他引：5
通过对新疆东部三塘湖盆地、甘肃北山柳园地区以及邻区二叠纪玄武岩的地球化学特征对比研究，认识到新疆东部-甘肃北山地区及邻区二叠纪形成的系列断陷带内，同期产生的玄武岩具有不同的地球化学特征和岩浆来源，其形成的统一动力学机制主要是可能由于造山带增厚的岩石圈大范围拆沉而导致的大范围亏损地幔部分熔融岩浆和源自上、下地幔边界的小型地幔柱岩浆的作用。这种地幔柱不是核幔边界深部地幔柱的成因，而可能是早期俯冲洋壳的分离掉落后，中亚造山带范围内可能在上、下地幔之间存在更广泛的部分熔融岩浆的原因。由造山带增厚岩石圈大范围拆沉作用而导致的大范围亏损地幔部分熔融岩浆和源自上、下地幔边界的小型地幔柱岩浆的作用，可能是中亚造山带二叠纪深部壳幔作用最壮观的表现方式。同时也以大范围玄武岩喷发、裂谷、大规模后造山幔源花岗岩和超镁铁岩的侵位以及大规模成矿作用而成为独特的“中亚型造山带”而有别于其它造山带。 相似文献
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俯冲到地幔深度的地壳物质不可避免地在板片-地幔界面与地幔楔发生相互作用,由此形成的超镁铁质交代岩就是造山带镁铁质火成岩的地幔源区.因此,造山带镁铁质火成岩为研究俯冲地壳物质再循环和壳-幔相互作用提供了重要研究对象.为了揭示俯冲陆壳物质再循环的机制和过程,对大别造山带碰撞后安山质火山岩开展了元素和同位素地球化学研究.这些安山质火山岩的SIMS锆石U-Pb年龄为124±3~130±2 Ma,表明其形成于早白垩世.此外,残留锆石的U-Pb年龄为中新元古代和三叠纪,分别对应于大别-苏鲁造山带超高压变火成岩的原岩年龄和变质年龄.它们具有岛弧型微量元素特征、富集的Sr-Nd-Hf同位素组成,以及变化的且大多不同于正常地幔的锆石δ18O值.这些元素和同位素特征指示,这些安山质火山岩是交代富集的造山带岩石圈地幔部分熔融的产物.在三叠纪华南陆块俯冲于华北陆块之下的过程中,俯冲华南陆壳来源的长英质熔体交代了上覆华北岩石圈地幔楔橄榄岩,大陆俯冲隧道内的熔体-橄榄岩反应产生了富沃、富集的镁铁质地幔交代岩.这种地幔交代岩在早白垩世发生部分熔融,就形成了所观察到的安山质火山岩.因此,碰撞造山带镁铁质岩浆岩的地幔源区是通过大陆俯冲隧道内板片-地幔相互作用形成的,而加入地幔楔中长英质熔体的比例决定了这些镁铁质岩浆岩的岩石化学和地球化学成分. 相似文献
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中亚造山带中新生代壳幔相互作用特征与过程——新疆北部幔源岩浆岩系对比研究 总被引：3，自引：1，他引：2
新疆北部中新生代幔源岩浆岩多位于大型走滑断裂带或者裂谷带附近,岩石系列均具有高的TiO_2含量,富碱、高度富集不相容元素和轻稀土(LREE),ε_(Nd)(t)值低正值到负值,(~(87)Sr/~(86)Sr)_i值较高,不相容元素比值La/Nb和Nb/U显示中新生代玄武岩浆在形成过程中的壳幔作用明显不同于古生代造山过程,岩浆来源于类似OIB源的富集地幔。而新疆北部地区的二叠纪幔源镁铁-超镁铁岩来源于亏损地幔,陆壳物质参与了岩浆的形成,源区可能混入了早期的弧组分或俯冲的洋壳。由于古生代多个洋盆闭合和增生造山作用致使中亚造山带的岩石圈不断增厚,于古生代晚期发生拆沉去根作用,软流圈亏损地幔上涌形成二叠纪镁铁-超镁铁岩系,而拆沉的岩石圈以及俯冲下沉的洋壳及其沉积物,在地幔环境熔融交代改造原始地幔,使中亚地区的地幔自古生代晚期以后逐渐转换为整体富碱、富含轻稀土(LREE)和不相容元素的富集地幔。被改造了的富集地幔在中新生代沿裂谷带或大型走滑断裂薄弱带上涌,形成了中新生代幔源岩浆的喷发和侵位。 相似文献
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造山带具有复杂的动力学环境、俯冲交代历史和热力学状态,其地幔源区物质组成、熔融机制和岩浆产物明显不同于地幔柱和大陆裂谷带,因此造山带环境中与镁铁-超镁铁质岩浆有关的铜镍成矿作用有别于板内环境。本文综述了交代地幔源区与造山带铜镍成矿关系的新进展,重点聚焦于：(1)岩石圈与软流圈的贡献。成矿岩浆来源于上涌的软流圈驱动交代岩石圈地幔不同程度的混合熔融,其中后俯冲阶段岩浆产物的成矿作用最为普遍、规模最大;岩石圈地幔经历不同比例俯冲板片沉积物熔体(富钙沉积物)和低温蚀变洋壳流体交代,具有显著的富挥发分和碳酸盐特征。(2)幔源岩浆氧化还原状态对成矿的约束。显生宙造山带成矿初始岩浆(硫化物未发生饱和)可能普遍为氧化性岩浆,岩浆体系硫化物饱和前后存在氧逸度骤降,导致岩浆体系硫化物饱和时硫的溶解度呈指数级下降,直接触发硫化物熔离,或者为达到熔离创造低的硫溶解度条件,其中岩浆还原作用由碳质物在岩浆期的有效混染造成。(3)挥发分对岩浆硫化物的运载汇聚。挥发分显著降低熔体粘度,从而减小粘滞阻力对岩浆超压的消耗;岩浆在上侵减压过程中挥发分能够发生出溶-成核作用,形成大量低密度气泡并与硫化物液滴形成复合液滴,促进... 相似文献
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俯冲地壳衍生流体交代地幔楔,是产生俯冲带岩浆作用的重要机制.但是,目前人们对俯冲大陆物质改造地幔楔的岩石学过程和机理仍缺乏深入认识,造山带橄榄岩是解析这一问题的直接样品.通过对大别-苏鲁造山带橄榄岩进行系统的矿物学、岩石学和地球化学研究,发现橄榄石Ni/Co比值可有效区分幔源和壳源造山带橄榄岩,揭示幔源造山带橄榄岩起源于华北岩石圈地幔.苏鲁李家屯纯橄岩在进入俯冲带之前就已在地幔内部经历了碳酸盐熔体交代.大别毛屋和苏鲁蒋庄橄榄岩及其交代脉体记录了约170~200 km深度的俯冲带壳幔相互作用过程.深俯冲陆壳释放的富Si-Al质熔体可不同程度地改造地幔楔底部,形成富石榴石和富辉石的交代岩,并引发强烈的Os同位素分馏效应.该过程不仅改变地幔楔岩性和化学组成,还能够改变交代介质成分,为俯冲带各类深部地幔岩浆提供源区物质.因此,大陆深俯冲是导致上地幔不均一的重要途径. 相似文献
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俯冲作用是改变地球内部物质演化的关键因素之一,而现代板块的启动时间一直存在争论.华北克拉通中部造山带内蒙古丰镇古元古代碳酸岩内超硅石榴石包体和榴辉岩捕虏体的发现,为研究岩浆起源深度和板块构造提供了窗口.矿物学和高温高压实验限定超硅石榴石（Si~3.18 pfu）富集三价铁（Fe3+/∑Fe~0.8）,来源于地幔约400 km的深度表明碳酸岩岩浆起源于地幔过渡带.矿物对温压计和P-T视剖面图确定榴辉岩捕虏体变质峰期温压分别为~660 ℃和~2.65 GPa,温压梯度为~250 ℃·GPa-1,与现代板块深俯冲产物相似,说明现代板块构造在古元古代已经启动.统计显示全球古元古代碳酸岩与造山带内高压变质岩石密切共生.全球古元古代的板块俯冲可能与哥伦比亚超大陆的拼合有关.大规模板片俯冲携带地壳沉积物质进入深部地幔,形成碳酸岩岩浆及氧化的富Fe3+超硅石榴石.地壳物质在地幔源区循环约20亿年,导致了地幔源区的不均一性以及长时间的碳循环. 相似文献
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四川牦牛坪碳酸岩的同位素地球化学及其成矿动力学 总被引：14，自引：0，他引：14
世界上绝大多数与碱性岩浆岩（包括碳酸岩）有关的稀土矿床产于裂谷化环境中，但四川牦牛坪稀土矿床却形成于新生代造山过程中。牦牛坪是一个与碱性杂岩体密切有关的稀土矿床，矿化与岩浆碳酸岩直接有关。碳酸岩的同位素地球化学组成变化很小，^206Pb/^204Pb=18.162-18.194,^207Pb/^204Pb=15.536-15.567,^208Pb/^204Pb=38.283-38.390,^87Sr/^86Sr=0.70605-0.70691,^143Nd/^144Nd=0.512327=0.512436,与EMI型地幔源区的同位素组成基本一致，表明牦牛坪稀土元素的成矿作用与深部动力学过程有关。在强烈的挤压造山过程中能够有EMI型地幔物质上侵，表明进入新生代以来，龙门山造山带乃至整个青藏高原及周边地区的地球动力学背景不仅限于板块的水平挤压与俯冲，还应考虑到地幔物质及其活动过程的显著贡献。 相似文献
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黄龙铺钼矿田含矿碳酸岩地球化学特征及其形成构造背景 总被引：18，自引：9，他引：9
陕西黄龙铺钼矿田是东秦岭钼矿带中成矿类型最为独特的矿床,多数矿体产于晚三叠纪（220Ma）的碳酸岩岩脉内。其中,石家湾Ⅱ号矿体碳酸岩的Sr和REE含量异常高,δ13CPDB为 -6.75‰~ -6.92‰,δ18OSMOWO为8.69‰~9.48‰,显示典型的火成碳酸岩的特征。在世界范围内,碳酸岩来自地幔低程度部分熔融或交代作用,稀土配分模式为陡倾斜的轻稀土富集型,但石家湾碳酸岩HREE含量异常高,稀土配分模式平坦,不同于世界其它地区的碳酸岩,这要求源区必须相对亏损LREE,相对富集HREE。显然,如此源区与俯冲洋壳部分熔融之后的残留相榴辉岩的特征一致。因此,我们认为,勉略洋壳在三叠纪向北俯冲至秦岭-华北联合陆块之下,通过变质脱水熔融而形成岩浆弧,随后,在弧后扩张带发生残余榴辉岩的低程度部分熔融或交代而形成碳酸岩岩浆,导致黄龙铺矿田形成。如此以来,秦岭地区在220Ma左右仍有B型俯冲作用,碰撞造山作用并没有结束。 相似文献
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南阿尔金造山带位于柴达木盆地和祁连-昆仑造山带之间,是一条重要的大陆俯冲-碰撞造山带,带中分布的大量早古生代花岗岩蕴含着造山带构造演化的重要信息。茫崖A型碱长花岗岩对限定南阿尔金进入造山后伸展环境的时限以及壳幔相互作用具有指示意义,然而该岩体的成因类型、物质来源和形成的构造环境缺乏详细研究。因此,本文利用岩相学、岩石地球化学、LA-ICP-MS U-Pb年代学和Lu-Hf同位素分析对碱长花岗岩进行系统的研究,并探讨岩浆活动对造山带构造演化的响应。碱长花岗岩显示高硅、富铁、富碱、贫钙和镁的特点,并强烈亏损Ba、Sr、P、Eu和Ti,属于A2型花岗岩;岩体的结晶年龄为403～424Ma,是中—新元古代新生地壳(新生长英质物质或钙碱性花岗岩类)部分熔融的产物,岩浆源区可能存在少量富Ca斜长石残留相;南阿尔金造山带在424Ma之后进入造山后的伸展环境,不同块体之间的均衡调整导致深部幔源物质持续上涌,造成地壳的部分熔融,形成了这一期A型花岗岩。 相似文献
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火成碳酸岩的实验岩石学研究及对地球深部碳循环的意义 总被引：3，自引：0，他引：3
火成碳酸岩是地表出露较少的幔源岩石之一。实验岩石学研究表明碳酸盐化的橄榄岩和循环的地壳物质(如碳酸盐化榴辉岩或泥质岩)的低程度(<1%)部分熔融均可以产生碳酸岩质的熔体,其中碳酸盐化泥质岩具有最低的熔融温度且更加富碱质、CO2和不相容元素;富CO2的霞石质等硅酸盐岩浆也可以通过不混溶或分离结晶作用产生碳酸岩,用于解释碳酸岩在空间中常与碱性硅酸岩的共生关系。由于碳酸岩熔体具有极低的粘度和高的活性,形成后在上升过程中会将二辉橄榄岩转变为异剥橄榄岩,是引起地幔交代作用和地幔地球化学不均一性的重要介质之一。实验表明在俯冲作用过程中,大多数的碳酸盐在位于岛弧之下的含水熔融并不分解而是被带入到深部地幔并且稳定存在,含碳地幔的熔融又会形成碳酸岩质的熔体,这说明俯冲循环物质可能对碳酸岩的成因也起着重要的作用。然而,对于碳酸岩的初始熔体成分、岩浆演化、地幔交代作用、成矿特征以及碳从地球深部返回到地表的途径和过程等都存在着很大的争议。我国火成碳酸岩出露相对较多,分布广泛,因此,加强我国碳酸岩以及伴生硅酸岩的成因研究,同时开展与碳酸岩相关的实验岩石学工作,不仅可以检验现有的成因理论,而且有助于提高我国对火成碳酸岩的研究水平;由于其特殊的成因背景,还可为许多存在很大争议的重大地质事件提供新的科学依据。 相似文献
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Panda山碳酸岩杂岩体含大量烧绿石,构成了一个重要的碳酸岩型铌矿床,自20世纪50年代以来就引起了极大的关注,但其成矿母岩(碳酸岩)的岩石成因问题一直没有得到很好的解决。本文系统总结和分析了前人关于Panda山碳酸岩的年代学、岩石地球化学及同位素地球化学数据,结果显示Panda山碳酸岩在化学组成上以钙质碳酸岩为主,稀土元素呈现为轻稀土富集的右倾分布型式且无Ce、Eu异常;相对富集大离子亲石元素Ba、Sr,相对亏损高场强元素Zr-Hf、Ti,而Rb、Th、U元素的含量则变化较大,这些特征与世界上典型的碳酸岩类似。此外,Sr-Nd-Pb同位素结果显示碳酸岩源区应为高U/Pb地幔(HIMU)与富集地幔(EM)之间的混合,这与东非裂谷系其他碳酸岩源区特征一致。综合现有认识,推测Panda山碳酸岩由地幔橄榄岩低程度部分熔融而来,其形成过程很可能与冈瓦纳大陆裂解引发一系列古断裂重新活动有关。 相似文献
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南阿尔金造山带位于塔里木盆地和柴达木盆地之间,是中国西北地区重要的俯冲-碰撞杂岩带,其早古生代构造演化过程是近年来的研究热点之一,然而,洋壳俯冲的时限一直存在争议。本文对茫崖石英二长岩开展岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学和锆石Lu-Hf同位素地球化学研究,探讨其岩石成因及成岩时的构造环境。样品显示高碱、富钾、低钛、贫铁及Nd-Ta-Ti异常等与钾玄岩相似的地球化学特征,成岩年龄为511～495 Ma, εHf(t)主要为-3.51～-0.08,少量介于0.04～1.69之间。我们认为俯冲洋壳到达角闪岩相边界时释放大量水并上升进入地幔楔,导致地幔楔橄榄岩发生角闪石化交代作用,由于地幔楔沿俯冲带向下拖曳而温度升高,角闪石化橄榄岩熔融形成的熔体在上升过程诱发上地壳物质部分熔融,壳源岩浆混合少量幔源岩浆形成了石英二长岩,该期花岗岩是对造山带从大洋岛弧环境向活动大陆边缘过渡的岩石学响应。因此,南阿尔金洋壳可能在约517 Ma前已经开始俯冲。 相似文献
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秦岭造山带记录了华南华北板块聚合的完整过程.古生代岩浆岩记录了造山过程中的壳幔相互作用和造山带演化的动力学过程.古生代的中基性岩浆岩揭示了俯冲隧道内变质脱水交代岩石圈地幔过程,其中富水基性杂岩为富钾基性岩,地球化学特征显示其地幔源区经历了洋壳沉积物的交代;看丰沟岩体为高镁闪长岩,地球化学特征显示其来自经历俯冲流体交代的地幔源区.通过对古生代岩浆岩的研究发现,其具有明显的时空分布规律,它们对应于原特提斯洋俯冲、后撤、前进和回转等过程.所以壳幔相互作用发生在原特提斯洋俯冲过程中. 相似文献
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南秦岭杨家坝多金属矿区中的碳酸岩岩相学及成矿地球化学 总被引：3，自引：0，他引：3
秦岭造山带是我国重要的成矿区带之一。研究发现,南秦岭杨家坝多金属矿区中元古界碧口群火山沉积岩系中原以为所夹的“白云岩”在产状上具侵入接触关系,并且从岩相学、元素和同位素地球化学分析论证,确认其为源自地幔的碳酸岩;岩石总体表现为明显富集轻稀土、大离子亲石元素,尤以Sr、Ba相对富集,而过渡元素,尤以Ti、Cr、Ni相对亏损,高场强元素则表现为矿化蚀变较之弱蚀变和无蚀变相对富集,这与岩相学研究伴随硅化和硫化物蚀变而发育多金属矿化,以及同位素系列研究表现强烈相似于EMⅡ型富集地幔背景,并具碳酸岩与碳酸盐岩的过渡特征形成呼应,暗示矿区碳酸岩及相关矿化的形成,可能与秦岭造山带从中元古代到中新生代发生同生成矿,或构造体制转换并伴随后造山期强烈陆内造山作用导致的壳幔叠加改造密切相关,是重大深部地质事件的标志。碳酸岩的发现和确认,为论证本区深部地质地球化学动力学事件和过程,以及壳幔混染对成矿的贡献提供了新的岩石学证据。 相似文献
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地壳交代作用是洋壳俯冲带板片-地幔界面的普遍现象,由于地幔楔样品的缺乏,其识别存在困难。而碰撞造山带广泛出露的地幔楔来源的造山带橄榄岩则是理想的研究对象。本文对大别-苏鲁造山带橄榄岩的已有研究成果进行了系统总结。这些成果表明这些橄榄岩在大洋俯冲向大陆碰撞转换的不同阶段经历了多期地壳来源流体的交代作用。地壳交代作用不仅改变了地幔楔橄榄岩的地球化学成分,而且导致了交代矿物的生长以及超镁铁质交代体的形成。这些交代体或作为同碰撞和碰撞后镁铁质火成岩的地幔源区,或将地壳组分传输到深部地幔,或释放流体交代大陆俯冲隧道中的俯冲陆壳。本文对地壳交代作用研究中存在的重要问题和解决思路提出了建议。 相似文献
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埃达克质岩的构造背景与岩石组合 总被引：6，自引：1，他引：5
本文介绍了埃达克质岩形成的构造背景与岩石组合。埃达克质岩可以形成于不同的构造背景并与不同类型的岩石同时出现：1）火山弧环境中常出现埃达克质岩一高镁安山岩-富Nb玄武质岩组合,它的形成可能与板片熔融以及熔体一地幔橄榄岩的相互作用有关;2）大陆活动碰撞造山带环境（如羌塘）中埃达克质岩常与同期钾质或橄榄玄粗质岩共生,这可能与俯冲陆壳熔融和俯冲陆壳熔体交代的地幔橄榄岩熔融有关;3）造山带伸展垮塌环境（如大别山）中埃达克质岩会伴随有镁铁质一超镁铁质岩浆出露,增厚下地壳产生埃达克质岩浆后的榴辉岩质残留体拆沉进入地幔,与地幔橄榄岩的混合可能形成后期镁铁质一超镁铁质岩浆的源区;4）大陆板内伸展环境中埃达克质岩常与同期橄榄玄粗质的岩石共生,增厚、拆沉下地壳,以及富集地幔的熔融或岩浆混合在岩石的成因中发挥了重要作用。 相似文献
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东秦岭－大别山及邻区盆－山系统演化与动力学 总被引：9，自引：0，他引：9
东秦岭－大别造山带受不同块体间的拼合碰撞及其之后的陆内变形控制,在造山带边缘和内部形成了不同的盆山系统。造山带北缘响应北秦岭与华北板块的弧陆碰撞及其之后陆内变形作用,形成了后陆逆冲与弧后前陆盆地系统。造山带南缘三叠纪至白垩纪随着扬子板块与秦岭－大别微板块沿勉略缝合带自东向西的斜向俯冲和之后的陆内旋转挤压,在扬子北缘形成了前陆逆冲与周缘前陆盆地系统。自晚侏罗世末至白垩纪造山带挤压与伸展并存,伸展自核部向边缘发展,形成造山带伸展塌陷与近东西向裂谷盆地系统。大致在中始新世之后,受中国东部环太平洋构造带东西向伸展作用和深部构造作用控制,横跨造山带形成近南北向的裂谷盆地。 相似文献
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俯冲带部分熔融 总被引：3，自引：3，他引：0
俯冲带是地幔对流环的下沉翼,是地球内部的重要物理与化学系统。俯冲带具有比周围地幔更低的温度,因此,一般认为俯冲板片并不会发生部分熔融,而是脱水导致上覆地幔楔发生部分熔融。但是,也有研究认为,在水化的洋壳俯冲过程中可以发生部分熔融。特别是在下列情况下,俯冲洋壳的部分熔融是俯冲带岩浆作用的重要方式。年轻的大洋岩石圈发生低角度缓慢俯冲时,洋壳物质可以发生饱和水或脱水熔融,基性岩部分熔融形成埃达克岩。太古代的俯冲带很可能具有与年轻大洋岩石圈俯冲带类似的热结构,俯冲的洋壳板片部分熔融可以形成英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩。平俯冲大洋高原中的基性岩可以发生部分熔融产生埃达克岩。扩张洋中脊俯冲可以导致板片窗边缘的洋壳部分熔融形成埃达克岩。与俯冲洋壳相比,俯冲的大陆地壳具有很低的水含量,较难发生部分熔融,但在超高压变质陆壳岩石的折返过程中可以经历广泛的脱水熔融。超高压变质岩在地幔深部熔融形成的熔体与地幔相互作用是碰撞造山带富钾岩浆岩的可能成因机制。碰撞造山带的加厚下地壳可经历长期的高温与高压变质和脱水熔融,形成S型花岗岩和埃达克质岩石。 相似文献