大陸地殼生長速率一直是固體地球科學研究的熱點，解決這個問題的難點在于怎么區(qū)分地殼生長和再造相關的巖漿事件。地殼生長就是向地殼中添加幔源巖漿巖，而地殼再造則是先存地殼的侵蝕、沉積和重熔等殼內過程。最近二十年的研究普遍使用鋯石Hf-O同位素來揭示地殼生長速率，因為Hf模式年齡可代表鋯石母巖漿從地幔中抽取的年齡（即地殼生長年齡），O同位素可以用來判斷Hf模式年齡是無意義的混合年齡還是有意義的地殼生長年齡，沉積巖來源的巖漿結晶的鋯石就會產生無意義的混合年齡。因此，高δ ¹⁸O（>5.9‰）鋯石普遍被認為是沒有幔源巖漿參與的殼內再造產物。然而，越來越多的研究表明幔源巖漿也可能來自俯沖改造的高δ ¹⁸O地幔楔，但由于鋯石通常結晶于長英質巖漿，我們很難建立起高δ ¹⁸O地幔和鋯石之間的直接聯(lián)系。

　　中國科學院廣州地化所王軍博士、王強研究員及合作者通過對西藏北拉薩地塊含高δ ¹⁸O鋯石和橄欖石的超鎂鐵質堆晶巖及同期火山巖的研究來解決上述難題，取得以下重要進展：

　　（1）堆晶巖形成于110 ± 2 Ma，其堆晶相包括橄欖石和少量單斜輝石，粒間相包括角閃石和少量斜方輝石、金云母、磷灰石和鋯石（圖1）。

圖1. 超鎂鐵質堆晶巖的巖相圖（Amp=角閃石；Ol=橄欖石；Opx=斜方輝石；Cpx=單斜輝石；Phl=金云母；Ap=磷灰石；Zrn=鋯石；Ser=蛇紋石）

　　（2）輝石、角閃石和磷灰石及其平衡熔體的溫度、SiO ₂、Zr、La/Sm和Dy/Yb變化趨勢表明粒間熔體逐漸從鋯石不飽和的玄武質演化到鋯石飽和的流紋質熔體（圖2和3）。粒間熔體的這些成分變化趨勢與同期火山巖成分演化一致，表明火山巖可能是堆晶巖中抽離的粒間熔體。

圖2. 礦物平衡熔體的溫度和Zr（左）以及SiO ₂和La/Sm（右）關系

　　（3）角閃石包裹著溶蝕狀的橄欖石和單斜輝石（圖1）說明角閃石是通過包晶（peritectic）反應形成的，稀土元素模擬也證實了粒間熔體-晶粥體反應生成角閃石的過程（圖3），該反應產生的低硅角閃石促進了粒間熔體的硅富集和鋯飽和。

圖3. 礦物平衡熔體的La/Sm和Dy/Yb（左）以及εHf和δ ¹⁸O（右）關系

　　（4）早期橄欖石和晚期鋯石的平衡熔體具有重疊δ ¹⁸O值，且高于正常地幔（圖3）；鋯石結晶前后的磷灰石εNd值（2.4 ± 1.4）也保持不變，這表明鋯石的高δ ¹⁸O特征是起源于地幔源區(qū)，而不是殼內混染或熔融過程；地幔中再循環(huán)地殼的量少于12%，即研究區(qū)早白堊世巖漿作用代表顯著的地殼生長事件。

　　最近全球的研究也發(fā)現(xiàn)俯沖組分對地幔楔的交代會導致超鎂鐵質到長英質巖漿巖具有高δ ¹⁸O特征。因此，假如把這些高δ ¹⁸O鋯石都歸因于地殼再造產物，則會顯著低估顯生宙地殼生長的量。本研究也表明，對于特定的弧巖漿作用，超鎂鐵質到長英質巖石的鋯石和橄欖石氧同位素的結合比單獨鋯石數(shù)據(jù)在區(qū)分地殼生長與再造方面更有效。相關研究成果已發(fā)表在國際巖石學著名刊物Journal of Petrology上，該研究受國家自然科學基金、第二次青藏科考和中科院戰(zhàn)略性先導科技專項的聯(lián)合資助。

　　論文信息：Wang, J.（王軍）, Wang, Q*.（王強）, Sun, P.（孫鵬）, Dan, W.（但衛(wèi)）, Kerr, A. C., Zhang, Z.-P.（張志平）, Zhang, L.（張樂）, Wei, G.（韋剛健）, Dong, H.（董瀚）, Hu, W.-L.（胡萬龍）, Yang, Z.-Y.（楊宗永）, Zhang, X.-Z.（張修政）, Qi. Y.（齊玥）, 2023. Crustal growth identified by high-δ ¹⁸O zircon and olivine: A perspective from ultramafic arc cumulates in southern Tibet, Journal of Petrology. 

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