伊豆-小笠原弧后火山岩中再循环组分的B-Pb-Nd-Sr同位素联合示踪

Crust develops of the Izu-Bonin arc in the Western Pacific is “continental” in velocity structure and seismically similar beneath both the volcanic front and rear arc, but the volcanic front and rear arc is heterogeneous in chemical composition. Compared to the volcanic front volcanics, the geochemical composition of the rear arc volcanics are most like “average continent”. Thus, studying the petrogenesis of the rear arc volcanics and investigate of the geochemically asymmetric of whole arc crust can help us to better understand the origin and evolution of the continental crust. In view of relative weakly studies of the Izu-Bonin rear arc system, we plan to carry out detailed major and trace elements coupled with B-Pb-Nd-Sr isotopes on the rear arc volcanics of IODP 350 leg, with the aim of defining the nature of the magma source and partial melting condition, tracing the crustal components that recycled in the magma source of the rear arc volcanics, and revealing the mechanism of across-arc asymmetry of the Izu-Bonin arc crust.

西太平洋伊豆-小笠原岛弧（Izu-Bonin arc）的弧前和弧后地壳具有与大陆地壳相似的地震波速度结构，但其化学成分具有明显的横向不对称性，相比于弧前，弧后火山岩化学成分更加类似于“平均大陆地壳”。因而，查明这些弧后火山岩的形成过程及跨岛弧化学成分不均一的原因，可以为陆壳的形成和演化过程提供更为关键的信息。针对伊豆-小笠原岛弧弧后体系研究的薄弱环节，本项目拟选取IODP 350航次钻探采集的弧后火山岩进行详细的主-微量元素和B-Pb-Nd-Sr同位素研究，来限定其岩浆源区的性质和部分熔融条件，示踪弧后火山岩岩浆源区的再循环组分，并与弧前体系进行系统对比，揭示导致伊豆-小笠原弧前和弧后地壳化学成分不对称性的原因。

西太平洋伊豆-小笠原岛弧火山岩记录了板块俯冲过程中丰富的壳幔相互作用信息，是认识大陆地壳起源和演化的重要研究对象。本项目以IODP 350航次在伊豆-小笠原后弧海山链钻探（U1437E钻孔）采集的火山岩岩芯为研究对象，运用元素和同位素地球化学相结合的方法，查明了后弧火山岩岩石成因和岩浆源区的性质，揭示了板块俯冲过程中再循环壳源物质的具体成分。本次研究的伊豆-小笠原后弧火山岩包括玄武质和安山质凝灰岩。微量元素模拟计算结果表明，这些后弧火山岩起源于石榴石(1%)-尖晶石相地幔橄榄岩的低程度(3-5%)部分熔融。相比于前弧火山岩，后弧火山岩具有高的Ce/Yb比值，暗示前弧地幔源区相对亏损/难熔，而后弧地幔源区更加饱满。后弧玄武质和安山质凝灰岩的87Sr/86Sr和206Pb/204Pb明显高于代表弧下亏损地幔的菲律宾玄武岩(PSP basalt)，暗示后弧源区有再循环壳源组分的加入。Sr-Nd同位素、Th/Yb-Nd同位素、Pb-Pb同位素混合计算结果表明，后弧火山岩源区再循环组分为蚀变洋壳和沉积物流体，亏损地幔源区加入2-7%蚀变洋壳和沉积物流体可以解释后弧火山岩的微量元素和放射性同位素特征。本项目深化了岛弧火山岩成因和地球化学不均一性的认识，为研究大陆地壳的起源和演化提供了有效制约。