俯冲作用对岩浆活动的影响机制研究：以东马努斯海盆为例

The eastern Manus Basin is a typical bac-arc basin in the southwest Pacific, experiencing two stages of subductions, forming a set of felsic, intermediate and mafic volcanic rocks and submarine hydrothermal activity well developed and polymetallic sulphide resources widely distributed. The study on the interaction between subduction and magmatic activities is conducive to understanding the subduction process, crust-mantle interaction and inner earth geodynamics, exploring the mass circulation of lithosphere and revealing the formation mechanism and mass supply of hydrothermal activity. The input of subduction to magma is the initial part of mass circulation in subduction zone and an important prerequisite for studying other key scientific issues in the western Pacific subduction zone and back-arc basin system. Petrology, bulk and elemental and isotopic geochemistry research have been investigated by previous studies, and some conclusions were achieved as to the petrogenesis and evolution. However, in the eastern Manus basin, mantle type, origin of the subduction component, and the influence of the subduction on magmatism are still puzzled. Consequently, we plan to carry out the research on Sr-Nd-Pb-Hf and U series isotopes, combining with in situ microanalysis using EPMA and LA-ICPMS, to distinguish mantle types, the source of subduction components contributing to magma, further more to reveal the restriction and influence of subduction on magmatism.

东马努斯海盆是西南太平洋一个典型的弧后盆地，经历了两期板块俯冲运动，形成了一套酸、中、基性火山岩，同时在该弧后盆地分布着一定数量的海底热液活动区及多金属硫化物资源。在东马努斯海盆开展俯冲作用与岩浆活动相互作用研究，有助于了解弧后盆地俯冲过程、壳幔相互作用以及深部动力学机制，窥探岩石圈物质循环过程，并对海底热液活动的形成机理与物质供给提供一定的理论支撑。同时，俯冲作用对岩浆活动的物质输出，作为俯冲体系物质循环的初始环节，是研究西太平洋俯冲带及弧后盆地体系其他关键科学问题的重要前提。虽然关于东马努斯海盆岩浆起源与演化已取得一定的研究成果，但其地幔类型、俯冲组分来源及其对岩浆作用的影响还尚不明确，亟待开展深入及系统的研究。因此本项目拟采用Sr-Nd-Pb-Hf、U系同位素，结合电子探针和激光剥蚀进行原位微区分析，判别地幔类型，进一步了解俯冲组分的类型、来源以及对岩浆活动的制约与影响。

在位于西南太平洋的东马努斯海盆内，发育着大量的海底热液活动区及多金属硫化物资源。该海盆经历了两期板块俯冲运动，由于板块碰撞，导致前期俯冲作用停止，极性逆转。因此，其构造特征极其复杂，俯冲组分的来源具有很大争议。本项目以东马努斯海盆的火山岩为研究对象，开展了全岩常、微量元素分析，Sr-Nd-Pb同位素、Li同位素分析测试，围绕地球化学特征、岩浆演化过程、源区地幔特征、俯冲物质组成等，开展了板块俯冲对岩浆作用的影响、构造-岩浆活动与热液系统的关系等研究，探讨了浆源区地幔类型，定性和定量识别俯冲组分来源，弧后盆地热液系统形成的主控因素，岩浆脱气和流体淋滤对热液系统的物质供给等。.通过研究发现，研究区火山岩Sr-Nd-Pb同位素表现出太平洋型地幔的特征，且不同类型火山岩的Sr-Nd-Pb同位素之间无明显差异，表明俯冲组分交代、不同地幔端员混合过程发生在岩浆源区，属于源区混染；利用微量元素在流体和熔体中的不同地球化学行为，揭示了岩浆源区受到多种类型的俯冲组分的混染，其中俯冲流体起主导作用；基于Sr-Nd同位素以及Li同位素的端员拟合，定量判别了岩浆源区受到约0.3%的沉积物和0.5%~3%的MORB流体的贡献，派生自蚀变洋壳与沉积物的比例在90:10~98:2之间，与前人研究结果（95:5）基本一致，进一步证实了，东马努斯海盆俯冲组分中俯冲流体的主导地位；基于对马努斯海盆海底热液区构造特征、基底差异的综合对比分析，认识到与马努斯扩张中心相比，东南裂谷区的热液活动受岩浆作用的影响更为显著；评估了PACMANUS热液区热液产物中Cu元素的含量，利用质量守恒模式，揭示了岩浆脱气作用是热液产物中Cu的物质供给的主要途径。本项目研究成果，对了解弧后盆地俯冲过程，壳幔相互作用以及深部动力学机制，岩石圈物质循环，以及弧后盆地海底热液活动的形成机理与物质供给提供了新的证据和解释。