國 坤, 翟世奎, 于增慧, 蔡宗偉, 張 俠

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板塊俯沖對巖漿作用影響的同位素地球化學(xué)示蹤研究

國 坤, 翟世奎, 于增慧, 蔡宗偉, 張 俠

(中國海洋大學(xué) 海底科學(xué)與探測技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 海洋地球科學(xué)學(xué)院, 山東 青島 266100)

同位素已成為俯沖帶巖漿作用研究中靈敏的地球化學(xué)示蹤劑, 是約束巖漿運(yùn)移過程和時(shí)間尺度的有力工具。綜述了近幾十年來利用Sr-Nd-Pb-Hf同位素、Li和 B同位素以及Be和短周期鈾系同位素等方法, 在俯沖帶巖漿作用過程、時(shí)間尺度、巖漿源區(qū)物質(zhì)特征、巖漿形成演化及控制機(jī)制等方面取得的進(jìn)展和成果。最后指出將不同同位素研究應(yīng)用于弧后盆地巖漿作用的研究中, 必將為全球俯沖帶巖漿作用研究帶來突破性的進(jìn)展和成果。

板塊俯沖; 巖漿作用; 同位素; 弧后盆地

板塊構(gòu)造理論提供了一個(gè)統(tǒng)一的理論框架, 使我們可以理解各種形形色色的地質(zhì)現(xiàn)象, 如地幔的不均一性, 大陸、海洋和巖石圈的演化, 地震、火山、金屬礦床和油氣藏的分布等。匯聚板塊邊緣的俯沖帶是板塊構(gòu)造理論模型的一個(gè)重要組成部分[1], 是板塊消亡并同時(shí)產(chǎn)生巖漿作用的關(guān)鍵地區(qū)之一, 并在地殼和地幔的長期物質(zhì)組成平衡中扮演重要角色[2]。元素從俯沖板塊回到上覆地殼和軟流圈中是地球上元素物質(zhì)再循環(huán)的重要過程之一。俯沖板塊釋放的流體和/或熔體在弧巖漿和新地殼的產(chǎn)生過程中發(fā)揮了重要作用, 殘余板塊物質(zhì)繼續(xù)俯沖至深部, 最終影響了深部地幔的化學(xué)組成[3-4], 部分古老板塊可能參與形成了板內(nèi)玄武巖巖漿。

俯沖帶巖漿作用研究是全球巖漿作用研究的重要組成部分。不同于大洋中脊巖漿來源相對較單一, 俯沖帶巖漿具有多來源的特點(diǎn), 地幔楔物質(zhì)熔融是該區(qū)巖漿物質(zhì)的主要來源, 而俯沖洋殼和深海沉積物也有著重要的貢獻(xiàn)[7], 在一些特殊地區(qū)甚至還有基底殼源物質(zhì)加入到巖漿源區(qū)中, 如沖繩海槽[8-9]。絕熱減壓熔融過程是控制洋中脊地區(qū)地幔物質(zhì)熔融的主要機(jī)制[10], 而在俯沖帶, 除絕熱減壓熔融過程之外, 俯沖板塊在一定深度下釋水造成地幔物質(zhì)熔點(diǎn)降低也是巖漿形成的重要機(jī)制。

同位素在巖漿演化分異過程中保持恒定, 不會受控于晶體-液體的平衡過程, 部分熔融作用形成的巖漿具有源區(qū)同位素組成的特點(diǎn)[11]。因此, 同位素在巖漿作用研究中發(fā)揮了重要作用, 特別是近幾十年同位素測試分析技術(shù)提高之后, 非傳統(tǒng)同位素的出現(xiàn)為俯沖帶巖漿作用研究提供了新的方法和模型。放射性同位素Sr-Nd-Pb-Hf在俯沖帶巖漿作用研究中應(yīng)用最為廣泛, 包括識別地幔端元、示蹤俯沖物質(zhì)及殼-幔物質(zhì)的混合、計(jì)算沉積物組分比例等[12-13]; Li、B同位素,Be和短周期鈾系同位素, 在示蹤和計(jì)算俯沖組分的影響中發(fā)揮重要作用[14-16]。本文系統(tǒng)整理了國內(nèi)外俯沖帶巖漿作用研究方面經(jīng)典的和新的同位素資料, 對上述同位素的研究進(jìn)展與研究成果進(jìn)行了評述, 最后提出了弧后盆地巖漿作用研究的熱點(diǎn)及同位素研究的應(yīng)用前景。

1 Sr-Nd-Pb-Hf同位素的示蹤研究

-Hf同位素是俯沖帶巖漿作用研究中應(yīng)用最廣泛的一組同位素。本文著重總結(jié)了弧后盆地玄武巖Sr-Nd-Pb-Hf同位素組成的研究。早期弧后盆地玄武巖的研究, 主要是為了證明BABB(弧后盆地玄武巖)是MORB(大洋中脊玄武巖)和IAB(島弧玄武巖)之間的過渡類型。Hawkins等[17], Volpe等[18-20]連續(xù)報(bào)道了馬里亞納海槽玄武巖(MTB)和勞海盆玄武巖(LBB)同位素組成, 研究了MTB、LBB與MORB和IAB之間同位素組成特征的差異。隨著研究的進(jìn)行, 在弧后盆地也發(fā)現(xiàn)了似-MORB熔巖的存在。Fretzdorff等[21]在東斯科舍海盆中心識別出了受俯沖組分影響微小的似-MORB熔巖。Ishizuka等[22]通過分析四國海盆熔巖Sr-Nd-Pb同位素組成, 發(fā)現(xiàn)了兩種不同類型熔巖的存在, 一種是位于四國海盆擴(kuò)張中心、沒有俯沖組分影響的似-MORB熔巖, 一種是位于伊豆-小笠原島弧海山鏈、受俯沖組分影響的熔巖。

隨著弧后盆地玄武巖Sr-Nd-Pb同位素?cái)?shù)據(jù)的增加, 眾多學(xué)者對弧后盆地地幔源區(qū)性質(zhì)進(jìn)行了研究。Hochstaedter等[23]和等[24]分析了MTB的Pb同位素組成, 發(fā)現(xiàn)MTB巖漿源區(qū)沒有太平洋型地幔的特征, 而具有印度洋型地幔的特征。考慮到Pb是一種俯沖遷移元素, 俯沖組分中的Pb會掩蓋掉地幔中的Pb組成。因此, Pearce等[25]用不活動元素Hf取代Pb, 結(jié)合Nd同為素組成對馬里亞納地區(qū)的地幔性質(zhì)進(jìn)行了研究, 結(jié)果表明: 研究區(qū)域地幔源區(qū)屬于印度洋型地幔, 而不是太平洋型地幔, 與Hochstaedter和Hickey-vargas得出了相同的結(jié)論。當(dāng)然, 西太平洋俯沖帶也存在太平洋型地幔。Hoang等[12]分析了琉球島弧和沖繩海槽玄武巖的Sr-Nd-Pb同位素組成, 發(fā)現(xiàn)了太平洋型地幔存在的證據(jù)。Loock等[26]在勞海盆發(fā)現(xiàn)了共存的印度洋型和太平洋型地幔。Hergt和Hawkesworth[27]證明了勞海盆地幔源區(qū)最初為太平洋型地幔, 隨后被印度洋型地幔所取代。

2 Li和B同位素的示蹤研究

Li和B同位素是俯沖帶巖漿作用研究中應(yīng)用較多的同位素。在俯沖帶, 俯沖沉積物和蝕變洋殼都具有較高的7Li,7Li傾向于在液相中富集, 因此流體具有相對較高的7Li, 同時(shí)也會使上覆地幔楔和周圍地幔中的Li同位素組成變重[28]。Li以其在流體相中高7Li的特點(diǎn)成為研究俯沖帶巖漿作用的重要示蹤元素之一。

Elliott等[28]指出, 流體改造后的島弧地區(qū)地幔楔具有重Li組成的特征, 而俯沖板片自身是輕Li組成。等[29]研究了Izu島弧火山巖Li同位素組成, 結(jié)果表明, 隨著俯沖深度的增加(150~210 km)7Li從+7.6‰減小到+1.1‰, 加入到巖漿源區(qū)中的流體數(shù)量在逐漸減少, 俯沖組分中蝕變洋殼和沉積物的比例為97︰3。Moriguti等[30]繼續(xù)研究了日本弧東北部熔巖的Li-B-Pb同位素組成, 結(jié)果表明, 橫穿日本島弧方向熔巖的Li同位素組成特征明顯不同于Izu弧, 沒有表現(xiàn)出明顯的變化和高7Li, 造成這種不同的原因可能是不同俯沖帶不同的物理特性, 例如俯沖角度、俯沖板片化學(xué)組成等。隨著研究的深入, 在島弧熔巖中也發(fā)現(xiàn)了負(fù)7Li的存在。Agostini等[31]對Western Anatolia鈣堿性和超鉀質(zhì)火山巖的Li同位素組成進(jìn)行了研究, 結(jié)果表明, 雖然俯沖進(jìn)程減緩或停止了, 但在深部釋放出來的高溫、富Li的流體繼承了俯沖板片低Li的特征, 從而使巖漿中的7Li出現(xiàn)了負(fù)值。Parkinson等[32]以單斜輝石斑晶為例計(jì)算出了6Li的擴(kuò)散速度比7Li快約3%。Marschall等[33]提出擴(kuò)散分餾機(jī)制可能是導(dǎo)致火山巖出現(xiàn)負(fù)7Li的原因。

B的兩種穩(wěn)定同位素10B和11B在不同儲庫中含量變化較大, 原始地幔的11B為–8‰~–12‰, 地殼巖石的11B比較高, 海洋沉積物B為–7‰~+8‰, 蝕變洋殼B為–5‰~+25‰。同時(shí), B在自然界中沒有不同價(jià)態(tài)的變化, 不受氧化還原條件的支配[34]。由于殼、幔巖石中不同的B含量和11B, B同位素已被廣泛應(yīng)用于殼-幔演化示蹤、俯沖帶巖漿作用研究中。

早期俯沖帶B研究主要集中于島弧熔巖B含量和的變化[14, 35-36], 直到1991年, Palmer等[37]首先對俯沖帶熔巖11B進(jìn)行了報(bào)道, 識別出了Halmahera島弧火山巖中的兩個(gè)混合端元(地殼端元和地幔端元)。Ishikawa等[38]分析了橫切Izu島弧方向熔巖的B同位素組成, 并結(jié)合Pb同位素組成對Izu弧俯沖組分進(jìn)行了研究。結(jié)果表明Izu弧熔巖的11B與7Li相似, 在橫穿島弧方向上隨俯沖深度的增加而減小, 俯沖蝕變洋殼和沉積物的比例為99%: 1%, 這與Moriguti等[29]通過Li同位素計(jì)算的比例相似。Tonarini等[39]對Sandsich南部火山弧前緣熔巖B進(jìn)行了研究, 認(rèn)為部分高11B不能簡單地總結(jié)為俯沖板片物質(zhì)或衍生流體的加入, 而是因?yàn)榛鹕交≈赂?1B的蛇紋石經(jīng)多階段再循環(huán)產(chǎn)生的富11B的流體加入到地幔楔中, 使部分地幔具有高11B的特征。Smith等[40]研究了小安德烈斯Martinique島弧熔巖的B同位素組成, 結(jié)果表明,含量和11B不成相關(guān)性, 說明巖漿中至少存在3種不同的組分, 可以用一個(gè)二階段過程來解釋, 第一階段是俯沖板片脫水衍生的含水流體加入到地幔楔中產(chǎn)生巖漿, 第二階段是不同數(shù)量的沉積物和蝕變洋殼同化作用過程中對巖漿的改造[40]。

雖然近幾年Li和B同位素得到了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注, 取得了一定的成果, 但與其他同位素(如C-H-O、Sr-Nd-Pb等)的發(fā)展和應(yīng)用相比, 還顯得不夠成熟, 如分餾機(jī)制的不健全、地球化學(xué)行為認(rèn)識上的不充分以及殼幔Li、B同位素特征的厘定等關(guān)鍵問題都尚未完全解決, 國內(nèi)的Li和B同位素研究和測試分析也處于起步階段, 這些可能都是未來Li和B同位素研究及應(yīng)用所面臨的問題。

3 Be和鈾系短周期同位素的示蹤研究

Be是一種宇宙成因的放射性核素, 半衰期為1.5 Ma, 是大氣中的氧原子發(fā)生分裂所形成[41]。在大洋沉積物的最上部,10Be含量可以達(dá)到5 000×106原子/g, 相反, 洋中脊、洋島和大陸裂谷等衍生的幔源巖漿中10Be含量一般低于檢測值(<1×106原子/g)。因此, 將10Be和其他微量元素、同位素結(jié)合研究, 可以計(jì)算俯沖帶巖漿源區(qū)中大洋俯沖沉積物的貢獻(xiàn)。

Brown等[42]報(bào)道了蘇門答臘島弧玄武巖10Be含量, 認(rèn)為Be來自通過板塊俯沖進(jìn)入到巖漿之中的海底沉積物。Morris等[14]報(bào)道了阿留申弧、安第斯弧、俾斯麥弧和美國中部玄武巖的Be/Be和B/Be, 建立了10Be/Be--B/Be島弧熔巖模式。結(jié)果表明, 島弧巖漿中存在兩種組分, 一種是均一的、富含Be和B的俯沖組分, 一種是普遍虧損10Be和B的其他儲庫(例如虧損地幔、富集地幔、地殼), 俯沖組分為深海沉積物和蝕變洋殼或它們的衍生流體。

10Be同位素是反映巖漿作用過程中沉積物存在的最直接的證據(jù)。Gill等[43]結(jié)合10Be、B含量和鈾系短周期同位素組成, 研究了俾斯麥弧的巖漿作用。結(jié)果表明,230Th/232Th與10Be/9Be、B/Be成正相關(guān), 而與238U/230Th不成正相關(guān), 說明U是在巖漿生成之前加入到巖漿源區(qū)之中的,Be和B/Be的特點(diǎn)表明400km深處的巖漿作用已經(jīng)沒有俯沖組分的影響了。Turner等[15]用同樣的方法研究了Kamchatka和Aleutians地區(qū)的巖漿作用。結(jié)果表明深海沉積物對Kamchatka區(qū)巖漿源區(qū)的貢獻(xiàn)非常小, 而對Aleutians區(qū)巖漿源區(qū)的貢獻(xiàn)較大。Dreyer等[44]研究了橫穿千島島弧方向熔巖10Be、B和Nd同位素之間的關(guān)系, 結(jié)果表明從弧前到弧后, 火山巖中10Be、B/Be逐漸降低。

鈾系短周期同位素的衰變過程是一個(gè)涉及不同核素之間相互作用的復(fù)雜過程。對于一個(gè)近期沒有受到擾動的體系, 其鈾系母子體核素的放射性活度是相同的, 母子體處于鈾系平衡狀態(tài)。如果該體系受到擾動, 母子體核素之間發(fā)生分異, 此時(shí)兩者的放射性活度不相同, 活度比不等于1, 體系處于鈾系不平衡狀態(tài), 大概在子體核素5倍半衰期之后重新回到放射性平衡狀態(tài)。鈾系的這種不平衡為我們研究年輕地質(zhì)事件的過程和時(shí)間尺度提供了獨(dú)特的地球化學(xué)工具, 在地幔熔融和巖漿作用研究中得到了廣泛的應(yīng)用[15, 45]。Peate等[46]發(fā)現(xiàn)勞海盆南部邊緣VFR的玄武安山巖在230Th/232Th-238U/232Th圖解中, 靠近50ka的湯加弧等時(shí)線, 說明它們的俯沖組分來自活動的俯沖帶, 而不是巖石圈的儲存。Fretzdorff等[47]同樣發(fā)現(xiàn)斯科舍海盆的E4和E8段熔巖俯沖組分是在350 ka加入到弧后巖漿源區(qū)中的。

過程是洋中脊地區(qū)巖漿形成的主要機(jī)制, 而在俯沖帶, 地幔物質(zhì)的絕熱減壓、地幔楔物質(zhì)的熔融程度以及加入地幔楔的水通量等都是影響巖漿形成的關(guān)鍵因素。DuFrane等[48]研究了菲律賓Bicol弧和Bataan弧熔巖鈾系同位素的組成。結(jié)果表明, 兩個(gè)島弧的熔巖的同位素特征可以用1%~5%沉積物熔體的加入來解釋, 蝕變洋殼衍生流體是導(dǎo)致238U過剩的主要原因, 動力學(xué)熔融模型和連續(xù)加入熔融模型都可以解釋U-Th同位素組成。Turner等[49]討論了Pa/U對俯沖板片部分熔融過程的約束。結(jié)果表明, 地幔物質(zhì)的部分熔融會產(chǎn)生231Pa過剩, 而流體的加入會產(chǎn)生235U過剩,231Pa/235U不平衡特征不是洋殼的脫水造成, 可能是地幔物質(zhì)的減壓熔融過程造成的,231Pa/235U的大小與地幔對流和板片俯沖速率有關(guān)。Reubi等[50]研究了智利Andean弧Llaima熔巖的鈾系不平衡特征。結(jié)果表明, Llaima熔巖鈾系同位素與微量元素比值成線性關(guān)系, 不能簡單的解釋為板片流體的加入或部分熔融、或沉積物熔體的加入, 5%~20%的花崗閃長質(zhì)到閃長質(zhì)巖石基底的同化作用可能是主要原因。Mitchell等[51]對Cascade弧熔巖鈾系短周期同位素特征進(jìn)行了分析, 結(jié)果表明該研究區(qū)巖漿源區(qū)是軟流圈物質(zhì)熔融的產(chǎn)物, 最多只有1%的板片流體加入到了巖漿源區(qū)中。

然而, 目前我國還不能進(jìn)行火山巖的Th-Ra和Pa-U短周期同位素組成的分析。因此, 積極引進(jìn)并完善目前國際上先進(jìn)的分析測試手段, 加強(qiáng)國際間合作交流, 特別是鈾系同位素組成的測試方法, 在我國建立鈾系元素同位素的分析測試實(shí)驗(yàn)室是目前需要解決的首要問題。

4 弧后盆地巖漿作用研究

近幾十年在俯沖帶巖漿作用過程方面的研究取得了很多重要的成果, 但大部分都集中在島弧區(qū), 而在弧后盆地的成果卻相對較少?；『笈璧厥歉_帶溝-弧-盆體系中重要的組成部分, 其巖漿作用兼具島弧和洋中脊巖漿作用的特點(diǎn), 深入了解弧后盆地巖漿的形成和演化過程, 可以完善對全球巖漿作用的認(rèn)識。而在西太平洋分布著眾多的弧后盆地, 特別是勞海盆、沖繩海槽等正在活動的弧后盆地, 為我們研究早期弧后盆地巖漿作用的特點(diǎn)提供了理想的研究對象。

4.1 弧后盆地巖漿作用研究熱點(diǎn)

自從20世紀(jì)60年代以來, 盡管對全球弧后盆地進(jìn)行了多次考察和取樣, 也獲得了大量的研究成果, 然而相對于廣闊大洋地區(qū)來說, 我們的認(rèn)識還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠, 仍然有很多科學(xué)問題沒有解決或存在爭議。

(1) 俯沖組分對弧后盆地巖漿作用的影響。板塊俯沖過程不僅是物理過程, 還存在地殼和地幔、沉積物和地幔之間的物質(zhì)轉(zhuǎn)移和化學(xué)組成變化。俯沖輸入與弧后輸出之間的關(guān)系是目前國際海洋地質(zhì)學(xué)關(guān)注的重點(diǎn)[52-53]。研究表明, 弧及弧后巖漿的成因與俯沖組分的輸入有密切關(guān)系[54], 而在四國海盆、勞海盆中都已發(fā)現(xiàn)沒有俯沖組分影響的玄武巖, 俯沖作用在這些弧后盆地巖漿作用過程中扮演的角色是什么？在馬里亞納海槽和勞海盆存在一個(gè)共性, 沿弧或弧后擴(kuò)張軸部的組分變化, 主要是板片流體數(shù)量和搬運(yùn)途徑的不同以及輸入到巖漿源區(qū)中的沉積物數(shù)量和類型的不同所引起, 然而, 在海溝靠近大洋的一側(cè)存在一些海山鏈或海山, 它們的俯沖輸入可能會對弧及弧后巖漿的生成產(chǎn)生一定的影響, 這些海山是以何種形式影響巖漿作用、影響有多大？等等。

(2) 印度洋型地幔對西太平洋弧后盆地的影響。研究發(fā)現(xiàn), 西太平洋廣大地區(qū), 包括西菲律賓海盆、四國海盆、馬里亞納海槽、勞海盆、日本海、沖繩海槽等都具有印度洋型地幔的特點(diǎn), 而馬里亞納海槽和勞海盆的印度洋型地幔正在置換原先存在的太平洋型地幔。印度洋型地幔在西太平洋俯沖帶中發(fā)揮著怎樣的作用還不是很清楚, 太平洋型地幔與印度洋型地幔之間的界限也不明確。要解決這些問題可能需要更多基底巖石樣品的Pb、Hf同位素?cái)?shù)據(jù)。

(3) 弧后擴(kuò)張停止后的巖漿作用。西菲律賓海盆、四國海盆、南海等都停止了擴(kuò)張, 并且發(fā)生了板內(nèi)火山活動, 形成了一系列的海山鏈。那么, 這些海山鏈的形成, 與當(dāng)初的俯沖作用有何種關(guān)系, 它的深部地球動力學(xué)機(jī)制是怎樣的。這些問題還有待進(jìn)一步的研究。

4.2 同位素在弧后盆地巖漿作用研究中的應(yīng)用前景

鈾系短周期同位素地球化學(xué)和年代學(xué)研究是近年來在俯沖帶和大洋中脊巖漿作用研究中的新方法。U-Th體系的半衰期為76 ka, Pa-U體系半衰期為1.6 ka, 鈾系不平衡特征在火山巖中存在時(shí)間約為5倍的該體系半衰期, 因此鈾系不平衡可以記錄最早為380 ka到最近的巖漿活動過程。很多正在活動的弧后盆地是受到現(xiàn)代俯沖的影響, 因此俯沖組分加入到巖漿中的時(shí)間可由鈾系放射性元素進(jìn)行約束, 這為我們了解俯沖組分對弧后盆地巖漿作用的影響提供了一個(gè)可靠的工具。

Li、B和Be同位素及其元素組成在地殼、地幔、沉積物及衍生流體中的不同含量, 使其在殼-幔演化、板塊俯沖過程及大洋沉積物和蝕變洋殼在地幔中循環(huán)等方面的研究中得到了廣泛應(yīng)用。然而, 在弧后盆地巖漿作用研究中的應(yīng)用卻相對較少, Li、B同位素在弧后盆地巖漿作用過程中的分餾機(jī)制也還有待進(jìn)一步的研究。隨著研究的進(jìn)行, 數(shù)據(jù)的增多, Li、B和Be同位素必定在弧后盆地巖漿作用研究中發(fā)揮重要作用。

Sr-Nd-Pb同位素是最早被應(yīng)用于弧后盆地巖漿作用研究中的同位素之一, 在巖漿源區(qū)的地幔端元、性質(zhì)及地殼物質(zhì)同化等研究中發(fā)揮重要作用。對更多弧后盆地火山巖樣品的Sr-Nd-Pb同位素組成進(jìn)行分析, 有利于更清楚、全面的認(rèn)識弧后盆地巖漿源區(qū)的性質(zhì)、俯沖組分的影響等。Hf作為一種非俯沖遷移元素, 對揭示俯沖帶巖漿初始物源有重要作用, 引入Hf同位素組成的研究, 可以豐富火山巖同位素的研究手段, 完善對俯沖帶巖漿作用的認(rèn)識。

5 小結(jié)

綜上所述, 同位素已經(jīng)成為研究俯沖帶殼-幔演化、板塊俯沖和巖漿形成演化過程中靈敏的地球化學(xué)示蹤劑, 是約束巖漿運(yùn)移過程和時(shí)間尺度的有力工具。將不同同位素結(jié)合研究, 或與主量、微量元素結(jié)合研究, 可以更加清晰地了解殼-幔相互作用過程, 示蹤地殼物質(zhì)在地幔中的循環(huán)。將不同同位素應(yīng)用于弧后盆地巖漿作用的研究中, 必將為全球俯沖帶巖漿作用研究帶來突破性的進(jìn)展和成果。

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(本文編輯: 劉珊珊)

Advances in isotopic geochemistry tracing for the influence of subduction over magmatism

GUO Kun, ZHAI Shi-kui, YU Zeng-hui, CAI Zong-wei, ZHANG Xia

(Key Laboratory of Submarine Geosciences and Prospecting Techniques, Ministry of Education, College of Marine Geosciences, Ocean university of China, Qingdao 266100, China)

Isotopes are sensitive geochemical tracers for use in the study of magmatism in subduction zones and are useful for constraining magma migration processes and time scales. This study summarizes a number of advances and achievements in the study of magmatic processes, including time scale, magma source characteristic, magma evolution, and control mechanisms in subduction zones using Sr–Nd–Pb–Hf isotopes, Li and B isotopes, and Be and uranium series isotopes methods. We concluded that the use of these isotopes in back-arc basin magmatism research will enable breakthroughsin global subduction zone magmatism research.

Aug. 26, 2015

plate subduction; isotope; magmatism; Back-arc basin

P67

A

1000-3096(2016)06-0126-07

10.11759/hykx20150826002

2015-08-26;

2016-02-17

(973)(2013CB429702); 中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會“十二五”重大項(xiàng)目(DY125-11-R-01, DY125- 12-R-03)

[Foundation: National Key Basic Research Programme of China (973), No.2013CB429702; China Ocean Mineral Resources R&D Association (COMRA) Project , No.DY125-11-R-01, No.DY125-12-R-03]

國坤(1986-), 男, 山東即墨人, 博士研究生, 海洋地球化學(xué)專業(yè), 主要研究方向?yàn)閹r石地球化學(xué), E-mail: guokun1016@163.com; 翟世奎, 通信作者, 教授, 博士生導(dǎo)師, 主要研究方向?yàn)楹Ｑ蟮刭|(zhì)學(xué), E-mail: zhaishk@public.qd.sd.cn