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近日，国际学术期刊《自然通讯》（Nature Communications）发表题为“Interplay between oceanic subduction and continental collision in building continental crust”（大洋俯冲与大陆碰撞的相互作用形成大陆地壳）的创新研究成果。该成果由我校“岩浆作用与青藏高原形成”研究团队朱弟成教授、王青副教授、赵志丹教授、莫宣学教授，联合澳大利亚莫纳什大学Roberto F. Weinberg教授、Peter A. Cawood教授、台湾大学钟孙霖教授、中国科技大学郑永飞教授和中国地质科学院侯增谦研究员共同完成，我校科学研究院朱弟成教授为第一作者和通讯作者。 大陆地壳平均成分是安山质到英安质的，这是地球有别于太阳系其它行星的独特特征。查明大陆地壳的产生和保存过程是重建地球演化历史和理解地球宜居环境形成的基础和前提，但大陆地壳如何产生和保存仍然是国际学术界长期关注并正在持续攻关的一个重大基础科学问题。早期研究认为大陆地壳主要形成于俯冲带，并经历了岩浆弧底部榴辉岩化的镁铁质-超镁铁质岩石拆沉（delamination）或俯冲物质刮垫（relamination）两种可能的机制使大陆地壳的平均成分从镁铁质转换为安山质到英安质。一般认为，碰撞之前的大陆弧岩浆作用记录了俯冲洋壳的再循环、地幔楔加水熔融和新生镁铁质地壳的产生，而大陆碰撞导致了新生和古老地壳的再造、地壳升温熔融和成熟长英质大陆地壳的形成。由于控制碰撞带岩浆产生的驱动机制明显不同于俯冲带，随之而来的问题是，大陆弧岩石圈的这种再造如何改变了大陆地壳的性质和成分促使其平均成分向安山质到英安质转换？碰撞带大陆地壳是如何形成的？ 针对上述科学问题，研究人员对以青藏高原南部冈底斯岩浆岩带为代表的陆-陆碰撞带岩浆岩开展了基于大量岩石学、矿物学和地球化学数据（2630件样品）的深入研究，发现俯冲期（> 60 Ma）岩浆作用以幔源岩浆分异为主，形成了大量镁铁质-超镁铁质堆晶岩和中钾钙碱性长英质岩浆，同碰撞以先存弧地壳重熔为主，产生大量高钾钙碱性长英质岩浆，碰撞后以先存弧地壳重熔和被动陆缘物质的加入为特征，形成高钾钙碱性和钾玄质长英质岩浆，发现岩浆成分在约 70 Ma开始向富硅、富钾和高Th/La方向演化。岩石学和地球化学特征显示这种成分变化不是增高的俯冲沉积物加入的结果（即与俯冲沉积物刮垫无关），而是由大陆边缘弧下地壳先存富钾的底侵玄武岩和镁铁质-超镁铁质堆晶岩的重熔引起，并与印度-亚洲汇聚速率增加（67-51 Ma）、板片断离（51-45 Ma）和印度-亚洲汇聚速率降低（< 45 Ma）直接相关。正是这种大规模重熔，形成了冈底斯富钾长英质中上地壳和下地壳镁铁质-超镁铁质熔融残余层（即藏南~60–80 km深度的双莫霍面）（即高密度物质没有发生大规模拆沉），实现了冈底斯地壳的密度分选和成分成熟。研究人员进一步对比分析发现，印度-亚洲碰撞带冈底斯岩浆岩记录的这种大洋俯冲期以岩浆分异和堆晶为主，到俯冲晚期、同碰撞和碰撞后以重熔为主的堆晶-重熔两阶段过程，可能是全球碰撞带大陆地壳产生、化学分异和密度分层的有效过程，促进了地质历史上大陆地壳的长期保存。 该项研究以岩浆记录保存完整、出露良好、年代学数据丰富、控制岩浆产生的运动学过程（如印度-亚洲汇聚方向、汇聚速率以及相关的驱动机制）清晰的印度-亚洲碰撞带冈底斯岩浆岩为例，详细解剖了碰撞带大陆地壳产生和再造的过程与机制，为研究其他碰撞带大陆地壳的产生、密度分层和保存机制提供了独一无二的参照对象。 该项研究献给中国地质大学（北京）建校70周年，得到了国家自然基金委重点项目（91755207）、创新群体项目（42121002）、杰出青年基金项目（41225006）、青藏高原二次科考项目（2019QZKK0702）、111计划（B18048）和澳大利亚研究委员会项目（FL160100168）的联合资助。 朱弟成，中国地质大学（北京）教授/博导，科学研究院院长，国家杰青年科学基金获得者（2012），高等学校学科创新引智基地（111计划）负责人（2018），国家自然基金委创新群体负责人（2021）。长期从事岩浆作用与青藏高原形成研究。曾获国土资源部科学技术奖一等奖（2012，排名第2）、国家自然科学奖二等奖（2015，排名第3）和教育部自然科学一等奖（2018，排名第1）。在Nature Communications、Geology和EPSL等刊物发表SCI论文160余篇，SCI引用10000余次，H指数48。国际岩石学主流SCI期刊Lithos主编（2022.1－），爱思唯尔2014-2021年中国高被引学者、科睿唯安2020年全球高被引学者。
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发表于 2022-12-1 14:57:42
