科科斯脊俯冲组分及邻近大陆坡沉积物的地球化学研究及其对俯冲剥蚀机制的制约

The Cocos ridge offshore Costa Rica (central America) is subducting beneath the central America trench. The subducted Cocos ridge mechanically eroded the basal rocks of overlying plate (i.e., subduction erosion model). The eroded materials may be involved in the process of subduction recycling, and contributed to the construction of the island arc. The idea is inconsistent with traditional knowledge. This project will carry out geochemical studies on basement basaltic rocks and overlying sediments of subducting Cocos ridge and sediments from the adjacent continental slope, and indicate the petrogenesis of basement rocks of the ridge and discuss the geochemical variations of Galapagos mantle plume with time. The new data, together with literature data for the central America arc, will be used to discriminate the recycling slab components and discuss their sources. Then, this project will develop a physical model with the addition of eroded materials of overlying slab and discuss the influences of subduction erosion on magmatism of Central America Arc. This project will provide some geochemical constraints on the subduction erosion model, and some clues to complement the continental accretion model.

中美洲哥斯达黎加岸外科科斯脊正俯冲消减于中美海沟之下。俯冲的科科斯脊机械剥蚀了上驮板块底部基岩（即俯冲剥蚀模式），被剥蚀物质参与到了俯冲带的物质再循环过程中，并可能对岛弧地壳增生作出了贡献。这个观点与先前的认识是不一致的。本项目拟对IODP 334和344航次获取到的正在俯冲的科科脊的基底岩石和沉积物以及上驮板片的沉积物开展详细的地球化学研究，揭示科科脊基底岩石成因并探讨加拉帕戈斯地幔柱的地球化学演化。结合收集到的中美火山弧（哥斯达黎加区段）数据，识别出再循环板片组分并探讨其源区。然后，建立被剥蚀的上驮板片物质参与物质再循环的模型, 并探讨俯冲剥蚀对于中美火山弧岩浆的影响。本项目成果将为板块汇聚边缘的俯冲剥蚀模式提供地球化学制约，并为完善大陆地壳增生模型提供线索。

本项目主要对IODP 334和344航次获取到的正在俯冲的科科斯脊的基底岩石和沉积物以及上驮板片的沉积物开展详细的地球化学研究。具体包括：（1）对科科斯脊基底岩石样品开展矿物学、岩石学、Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学的综合研究，揭示其岩石成因，并探讨加拉帕戈斯地幔柱的地球化学演化；（2）对科科斯脊的沉积物样品开展主微量元素和Sr-Nd-Pb-Hf放射性同位素地球化学的研究, 识别出了沉积物的性质和源区；（3）以上的基岩和沉积物数据，结合收集到的中美洲火山弧数据，从Sr-Nd-Pb-Hf联合的同位素角度中识别出再循环板片组分，探讨了海沟沉积物与被剥蚀上驮板片基底地壳物质对弧岩浆的影响程度差异；（4）计算参与物质再循环的上驮板片物质的数量并建立被剥蚀的上驮板片参与物质再循环的模型，最后，探讨俯冲剥蚀对于中美洲火山弧岩浆的影响。研究成果为理解俯冲带过程及大洋无震脊俯冲物质再循环过程提供了重要认识。截至目前，本项目支持发表的学术成果共计为14篇论文，10篇SCI检索文章，4篇核心文章。培养研究生2名，其中博士、硕士研究生各1名。