張國(guó)良 王 帥 張 吉 羅 青 李鐵剛,

(1. 中國(guó)科學(xué)院海洋研究所 海洋地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 青島 266071; 2. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 海洋地質(zhì)過程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室 青島 266061; 3. 國(guó)家海洋局第一海洋研究所 青島 266061)

地球是太陽(yáng)系及系外明確已知有板塊構(gòu)造的唯一一個(gè)行星(Nimmoet al, 2000; Lenardicet al, 2012)。板塊構(gòu)造啟動(dòng)以后, 固體地球內(nèi)外物質(zhì)交換的形式發(fā)生了巨大改變(Korenaga, 2013; Duncanet al,2017)。大洋板塊俯沖是板塊構(gòu)造的關(guān)鍵環(huán)節(jié), 不僅形成島弧巖漿作用, 也使得大洋巖石圈重返地幔, 重返地幔的大洋巖石圈(洋殼或巖石圈地幔部分)又可以重新熔融形成板內(nèi)巖漿作用(如地幔柱作用)(Hofmann,1997; Sobolevet al, 2005)。西太平洋(黃帝嶺-夏威夷以西)分布了地球上 60%以上的溝-弧-盆體系, 其中聚集了全球幾乎所有的洋內(nèi)俯沖帶, 并有全球分布密度最高的板內(nèi)火山活動(dòng)(海山和洋底高原)(圖1)。主要島弧系統(tǒng)從北向南, 包括阿留申俯沖帶、勘察加俯沖帶、琉球俯沖帶、伊豆小笠原-馬里亞納俯沖帶、雅浦-帕勞俯沖帶、馬努斯俯沖帶、湯加-科瑪?shù)峡烁_帶, 及其相關(guān)的弧后盆地系統(tǒng)(圖 1)。盡管這些島弧俯沖帶距離大陸邊緣遠(yuǎn)近不同, 但對(duì)島弧火山巖的放射性定年表明, 這些島弧都形成于始新世以來(lái)(＜50Ma)(Arculuset al, 2015a; Reaganet al, 2013)。島弧開始形成的年齡, 大致對(duì)應(yīng)于黃帝嶺-夏威夷海山鏈所記錄的太平洋從北西西向北北西轉(zhuǎn)向的時(shí)間(Setonet al, 2015)。因此, 有研究普遍認(rèn)為西太平洋板塊俯沖與太平洋板塊向西的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向有關(guān)(Setonet al, 2015)。但是, 關(guān)于太平洋向西運(yùn)動(dòng)和西太平洋俯沖帶形成的因果關(guān)系還存在較大爭(zhēng)議(Setonet al,2015)。尤其是, 中國(guó)陸地中生代以來(lái)存在古太平洋板塊的向西俯沖, 但沒有證據(jù)顯示現(xiàn)代西太平洋俯沖帶與古太平洋板塊俯沖的相關(guān)性(Zhouet al, 2000;Sunet al, 2007)。也有研究認(rèn)為, 太平洋向北運(yùn)動(dòng)期間形成了南北方向轉(zhuǎn)換斷層, 后來(lái)這些轉(zhuǎn)換斷層在始新世以后轉(zhuǎn)換為俯沖帶(Uyedaet al, 1972; Muelleret al, 1991; Collotet al, 1995)。為了研究西太平洋島弧的發(fā)育歷史, 國(guó)際上在近年來(lái)對(duì)馬里亞納島弧系統(tǒng)開展了一系列大洋鉆探工作(IODP 350-352)。其中研究早期島弧演化, IODP 350航次在伊豆后弧進(jìn)行了鉆探。IODP 351航次基于對(duì)IBM島弧形成的問題研究, 在九州-帕勞海嶺的西側(cè)進(jìn)行鉆探, 獲得的樣品對(duì)于理解初始俯沖和隨后的島弧演化有重大意義(Arculuset al, 2015b)。IODP 352航次通過對(duì)前弧的鉆探來(lái)驗(yàn)證初始俯沖的過程。通過鉆探獲得的樣品和數(shù)據(jù), 有助于對(duì)弧前的地殼演化和初始俯沖過程有更好的了解(Pearceet al, 2015)。

大洋板塊在海溝處俯沖進(jìn)入地幔之前經(jīng)歷了脫水/熔融作用, 這是導(dǎo)致島弧地幔楔加水熔融的關(guān)鍵因素(Pearceet al, 1995; Kelleyet al, 2006)。通常認(rèn)為,島弧和弧后盆地火山巖中較高的揮發(fā)分(包括水)含量和廣泛的親流體元素(如Cs, Rb, Ba, U等)富集, 體現(xiàn)了俯沖板塊脫水對(duì)島弧巖漿的影響(Pearceet al, 1995;Kelleyet al, 2006)。大洋板塊在俯沖帶經(jīng)歷的脫水或熔融過程, 會(huì)直接影響殘留并最終進(jìn)入地幔的板塊組成。然而, 關(guān)于俯沖板片是否通過部分熔融對(duì)島弧巖漿產(chǎn)生貢獻(xiàn), 還存在較大爭(zhēng)議(Castilloet al, 2009)。通過同一島弧的不同俯沖板塊組成、或通過同一俯沖板塊俯沖形成的不同島弧系統(tǒng)火山巖進(jìn)行對(duì)比研究,有助于分析俯沖板塊組成變化對(duì)島弧巖漿的影響,從而揭示俯沖過程因素和板塊熔融/脫水過程對(duì)島弧系統(tǒng)巖漿成因的控制機(jī)理(Castilloet al, 2009)?；『笈璧赝ǔＪ怯捎诎鍓K俯沖在島弧后側(cè)形成的弧后拉張所致。西太平洋的海盆, 除了與已知島弧的弧后拉張有關(guān)以外, 一些則并沒有對(duì)應(yīng)明確的現(xiàn)代島弧。如菲律賓海盆、加洛林海盆、南海海盆等(圖 1)。由于這些海盆都位于現(xiàn)代西太平洋島弧靠陸地一側(cè), 通常認(rèn)為這些海盆的形成也與弧后拉張有關(guān)(Sunet al,2016; Deschampset al, 2002)?；『罄瓘埿纬傻膸r漿主要反映了上地幔源區(qū)的組成。西太平洋弧后盆地玄武巖的地球化學(xué)組成顯示, 巖漿的地幔源區(qū)廣泛存在Dupal異常。Dupal異常是指地幔的Pb同位素組成在208Pb/204Pb vs.206Pb/204Pb圖上位于北半球參考線以上(Hart, 1984; Dupréet al, 1983)。Dupal異常通常在南半球的中低緯度地區(qū)廣泛存在, 因此通常也叫南半球同位素組成異常。后來(lái)研究發(fā)現(xiàn), 無(wú)論是在南半球還是北半球的西太平洋海盆, 也存在著 Dupal異常(Hickey-Vargas, 1998; Floweret al, 2001; Miyazakiet al, 2015)。關(guān)于Dupal異常是否來(lái)自南半球軟流圈, 或是西太平洋地幔固有的組成特征, 還是西太平洋地幔受到俯沖板片熔融作用并對(duì)弧后盆地上地幔產(chǎn)生混染的結(jié)果, 目前還有很大爭(zhēng)議(Hickey-Vargas, 1998;Floweret al, 2001; Miyazakiet al, 2015)。

西太平洋除了廣泛存在溝-弧-盆體系以外, 還是全球大洋板內(nèi)巖漿較為集中的海區(qū)。馬里亞納島弧前緣的太平洋板塊具有全球最高的海山分布密度, 多個(gè)海山鏈交錯(cuò)分布。除了海山以外, 這里還分布著多個(gè)洋底高原。如Ontong Java洋底高原、Manihiki洋底高原、Hikurangi洋底高原、本漢姆隆起(Benham)、Urdaneta隆起、加洛林洋底高原等。根據(jù)基巖組成類型(拉斑或堿性玄武巖)和年齡分布規(guī)律, 可以分為有年齡序列和無(wú)年齡序列兩種不同類型。典型的海山鏈有年齡序列, 其形成最可能來(lái)自地幔柱活動(dòng), 源區(qū)可能與俯沖-再循環(huán)的俯沖大洋板塊有關(guān)(Abouchamiet al, 2005)。近年來(lái), 研究認(rèn)為一些海山的形成(尤其是無(wú)年齡序列的海山)可能不需要地幔柱的存在。例如,大洋板塊內(nèi)部剪切帶形成的巖漿活動(dòng)(Conradet al,2011), 淺部物質(zhì)小尺度地幔對(duì)流形成的巖漿活動(dòng)(Hoernleet al, 2011; Kipfet al, 2014)。一部分海山的形成明顯不與地幔柱有關(guān)。例如, Petit spots的海山形成于古老的太平洋之上的年輕海山, 不是來(lái)自地幔柱活動(dòng)(Hiranoet al, 2006)。海山是由板內(nèi)火山活動(dòng)形成, 實(shí)際上西太平洋海山大多由堿性玄武巖組成。但是, 堿性玄武巖的形成機(jī)制還存在著較大爭(zhēng)議(Kogisoet al, 2003; Dasguptaet al, 2006)。認(rèn)識(shí)西太平洋海山的形成機(jī)制, 必須對(duì)堿性玄武巖的形成機(jī)制進(jìn)行詳細(xì)研究。

圖1　西太平洋構(gòu)造和地形分布圖Fig.1 Topography and tectonics of the western Pacific

1　西太平洋溝-弧-盆體系和板內(nèi)火山活動(dòng)的年齡框架

1.1　主要溝-弧-盆體系的構(gòu)造和年齡

伊豆-小笠原-馬里亞納島弧、雅浦島弧和帕勞島弧構(gòu)成了菲律賓海板塊的東南邊界, 是菲律賓海板塊、太平洋板塊和卡羅琳板塊之間的匯聚型板塊邊界,也是全球典型的在大洋內(nèi)部發(fā)育的島弧。從馬里亞納島弧到九州-帕勞海脊, 自東向西依次分布著: 馬里亞納島弧, 其島弧火山活動(dòng)仍舊活躍, 弧前區(qū)有古近紀(jì)的火山巖; 馬里亞納海槽, 是活動(dòng)的弧后盆地; 西馬里亞納海脊, 是島弧火山活動(dòng)已經(jīng)停止的殘留弧;帕里西維拉海盆, 是停止擴(kuò)張的弧后盆地, 中部帕里西維拉裂谷為海盆的擴(kuò)張軸; 九州-帕勞海脊, 是島弧火山活動(dòng)已停止的殘留弧(圖1)。

在西太平洋匯聚板塊邊界中, 馬里亞納島弧最為典型。馬里亞納島弧發(fā)育了完整的“溝-弧-盆”體系,發(fā)育成熟程度高(Kimet al, 2009), 研究程度也相對(duì)較高。Karig最先提出島弧裂解和弧間擴(kuò)張的假說(Karig, 1971, 1974), 認(rèn)為馬里亞納俯沖帶的后撤形成了一系列殘留弧和弧后海盆。隨后進(jìn)行的DSDP59航次的結(jié)果表明, 在九州-帕勞海脊的 448站位獲取的安山玄武巖年齡為 34—32Ma, 帕里西維拉海盆的449、450站位的基底年齡分別為24和17Ma (Scottet al, 1980)。西馬里亞納海脊的451站位獲取的火山巖年齡為 11Ma。DSDP60航次鉆探結(jié)果表明馬里亞納海槽是早上新世以來(lái)形成的。馬里亞納島弧的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和火山活動(dòng)至今仍然活躍。馬里亞納島弧火山巖類型為玄武質(zhì)、安山質(zhì)和英安質(zhì), 年齡不超過上新世。前弧地區(qū)存在拉斑和鈣堿性系列的火山巖, 它們的產(chǎn)生可能與始新世到早漸新世, 晚漸新世到古新世的兩次大規(guī)模的火山活動(dòng)有關(guān)(Shirakiet al, 1978)。ODP125和 ODP126航次在伊豆-小笠原-馬里亞納弧前區(qū)獲得的巖石以玻安巖為主, 基底年齡為始新世—早漸新世(Lapierreet al, 1992), 海溝內(nèi)側(cè)溝壁巖石類型以拉斑玄武巖、安山巖為主(Sternet al, 2003)。這些研究成果支持 Karig(1971)提出的弧間擴(kuò)張和殘留弧模式。因此, 本文總結(jié)出馬里亞納島弧早漸新世以來(lái)的演化歷史: 30Ma左右, 初始IBM島弧開始裂解, 島弧火山作用逐漸停止, 四國(guó)海盆、帕里西維拉海盆開始擴(kuò)張; 15Ma左右, 四國(guó)海盆和帕里西維拉海盆擴(kuò)張停止, 現(xiàn)今九州-帕勞海脊殘留弧基本形成;11Ma左右, 伊豆-小笠原-馬里亞納島弧處的火山活動(dòng)重新活躍; 5Ma左右, 島弧開裂為西馬里亞納海脊和馬里亞納島弧, 擴(kuò)張形成馬里亞納海槽。

雅浦島弧系統(tǒng)東側(cè)受卡羅琳洋底高原俯沖, 東北部與馬里亞納海溝近直角相交, 北連帕里西維拉海盆擴(kuò)張中心, 南接帕勞島弧。雅浦島弧基本由變質(zhì)巖組成, 火山巖也有零星分布。缺乏活動(dòng)性的島弧火山活動(dòng)(Shiraki, 1971; Hawkinset al, 1977, Oharaet al,2002); 加洛林洋脊從東向西俯沖于雅浦海溝, 但弧后擴(kuò)張盆地并不發(fā)育(Satoet al, 1993, Kobayashi,2004)。成熟島弧的溝弧間距一般在100—200km(Satoet al, 1993; Kimet al, 2009), 而雅浦島弧的溝弧間距異常短, 約為50km (Fujiwaraet al, 2000)?；∏盁o(wú)明顯沉積物發(fā)育, 增生楔缺失。地震活動(dòng)性很弱, 震源深度不超過40km(Oharaet al, 2002)。關(guān)于雅浦島弧的成因并沒有一致的結(jié)論。McCabe等(1983)研究認(rèn)為在早中新世時(shí), 卡羅琳洋脊的碰撞使雅浦島弧的火山作用停止, 并導(dǎo)致雅浦的弧前地區(qū)遭受俯沖侵蝕。Fujiwara等(2000)通過地球物理的結(jié)果認(rèn)為現(xiàn)今雅浦島弧的主體部分代表帕里西維拉海盆的洋殼。Ohara等(2002)通過研究雅浦海溝的橄欖巖和火山巖認(rèn)為, 橄欖巖來(lái)源于島弧拉斑玄武巖漿產(chǎn)生之后的殘余地幔物質(zhì), 是與雅浦弧前環(huán)境相關(guān)的超基性巖,并不是來(lái)自帕里西維拉海盆地或者捕獲的洋殼巖石圈物質(zhì)。

帕勞島弧火山巖類型為玄武巖、安山巖和英安巖,其 K-Ar年齡為 37.7—20.1Ma (Hastonet al, 1988,1991)。帕勞海溝和雅浦海溝的俯沖速率都很低(帕勞海溝為3—0mm/yr, 雅浦海溝為6—3mm/yr), 遠(yuǎn)小于馬里亞納海溝的俯沖速率(40—30mm/yr)。馬里亞納、雅浦、帕勞島弧形成了一個(gè)連續(xù)的島弧體系, Matsuda等(1997)研究認(rèn)為帕勞、雅浦、馬里亞納島弧可能分別代表島弧演化三個(gè)不同階段: 帕勞島弧代表島弧發(fā)展的初始階段; 雅浦島弧代表島弧的埋藏或區(qū)域變質(zhì)階段; 馬里亞納島弧代表島弧發(fā)展的成熟階段。

西太平洋的海盆的形成主要與弧后拉張環(huán)境有關(guān), 主要形成于新生代以來(lái)(表1)。其中, 菲律賓海是西太平洋溝-弧-盆體系最大的海盆。九州-帕勞海嶺及其西馬里亞納海嶺將菲律賓海分為三部分; 菲律賓海的西部由西菲律賓海盆和奄美高原組成。西菲律賓海盆是菲律賓海最大最深的海盆, 對(duì)于海盆的形成目前還存在較大的爭(zhēng)議(Hildeet al, 1984)。其中最主要的觀點(diǎn)是菲律賓海盆的打開分為兩個(gè)階段: 在中央盆地?cái)嗔褞У谝浑A段在 60—45Ma沿東西向打開,在這一階段形成的高原和隆起可能是由巖漿活動(dòng)形成的; 第二階段在45—35Ma沿北東—南西向平行于九州-帕勞海嶺打開(Hildeet al,1984; Okinoet al,1999)。

卡羅琳板塊位于太平洋板塊, 菲律賓海板塊, 印度-澳大利亞板塊之間, 主要由卡羅琳海盆、索羅爾海槽、西卡羅琳洋脊構(gòu)成。索羅爾海槽為卡羅琳板塊與太平洋板塊的分界(Bird, 2003), 將卡羅琳洋脊分為近乎平行的兩部分: 東卡羅琳洋脊和西卡羅琳洋脊。海底地磁條帶研究顯示加洛林海盆年齡為兩個(gè)階段:42—25、18—13.7Ma (Bracey, 1975)。DSDP 62、63鉆孔的研究結(jié)果確定了卡羅琳基底的年齡為37—24Ma (Gainaet al, 2007)。最初研究認(rèn)為, 卡羅琳海盆沿歐里匹克隆起(Eauripik Rise)東西向擴(kuò)張, 但后來(lái)的研究表明海盆的擴(kuò)張方向?yàn)槟媳毕?Braceyet al, 1974)。一般認(rèn)為, 卡羅琳板塊向南俯沖, 弧后擴(kuò)張形成了卡羅琳海盆(Weisselet al, 1978)。

菲律賓海盆以西的亞太地區(qū)還存在這一系列新生代時(shí)期形成海盆, 這里處于歐亞板塊的巽他陸架、澳大利亞-新幾內(nèi)亞板塊及太平洋-菲律賓海板塊的交界處, 具有復(fù)雜的構(gòu)造環(huán)境。主要包括: 南海、蘇祿海、西里伯斯海。南海位于歐亞大陸、太平洋、印度洋的交界處, 形成于東南亞大陸裂解后形成的擴(kuò)張盆地。通過地磁條帶和鉆孔玄武巖年代學(xué)研究, 認(rèn)為南海擴(kuò)張發(fā)生在33—16Ma(Briaiset al, 1993; Liet al,2014)。由于南海海盆的獨(dú)特構(gòu)造背景, 關(guān)于南海擴(kuò)張形成和演化的動(dòng)力學(xué)原因是極具爭(zhēng)議的。南海擴(kuò)張有關(guān)的動(dòng)力學(xué)模型, 包括印支半島的構(gòu)造侵入(Briaiset al, 1993)、作為弧后擴(kuò)張盆地而形成(Karig, 1973;Hildeet al, 1977; Sunet al, 2016)、海南地幔柱的影響(Floweret al, 1998), 或者與古南海(proto-South China Sea)俯沖拖拽有關(guān)(Holloway, 1982; Tayloret al,1982)。2014年, IODP 349航次首次對(duì)南海海盆基巖進(jìn)行了科學(xué)鉆探, 獲得了東部次海盆和西南次海盆殘留脊附近的玄武巖, 證實(shí)了南海海盆是由海底擴(kuò)張形成的洋殼組成。隨后的IODP 367、368航次連續(xù)對(duì)南海北部進(jìn)行了鉆探, 也獲得了洋殼玄武巖。詳細(xì)的巖石學(xué)和地球化學(xué)研究, 可以為南海形成和相關(guān)地幔深部信息提供重要約束。

蘇祿海西與北婆羅洲的沙巴州相鄰, 東與菲律賓群島相鄰, 南邊蘇祿群島將蘇祿海與西里伯斯海分開, 北邊巴拉望島將南海與蘇祿海隔開。內(nèi)部北東向的卡洛延嶺將蘇祿海分成了西北水深 1000—2000m和東南水深 4500—5500m兩個(gè)海盆。整個(gè)蘇祿海西北海盆具有較厚的島弧型的洋殼(Murauchiet al, 1973; Jolivetet al, 1989)。蘇祿海東南海盆具有典型的洋殼特征, 洋殼向蘇祿海溝的方向逐漸傾斜。關(guān)于蘇祿海東南海盆的成因主要存在兩種爭(zhēng)議: 弧后擴(kuò)張(Uyedaet al, 1979; Mitchellet al, 1986)和自班達(dá)海到蘇祿海一個(gè)連續(xù)的洋盆(Leeet al, 1986; Spadeaet al, 1996)。也有研究認(rèn)為蘇祿海東南海盆是弧后擴(kuò)張的結(jié)果。地磁條帶異常及周邊島嶼的構(gòu)造演化相關(guān)研究認(rèn)為, 自班達(dá)海到蘇祿海最初是一塊連續(xù)的大洋基底(Leeet al, 1986; Parsonset al, 1977)。地磁條帶異常研究認(rèn)為, 蘇祿海盆的打開年齡在 41—45Ma(McCabeet al, 1982; Muelleret al, 1991)。Taylor和Hayes認(rèn)為N80°E地磁異常具有低振幅, 低強(qiáng)度的特點(diǎn)與南海的洋殼有密切聯(lián)系, 蘇祿海為南北向打開的(Tayloret al, 1983)。在古近系時(shí)西里伯斯海在卡洛延嶺的位置俯沖到蘇祿群島的下面, 在早漸新世的時(shí)候(30—37Ma)島弧南移, 此時(shí)蘇祿海東南海盆在蘇祿海嶺北邊以弧后擴(kuò)張的形式打開(Mitchellet al,1986)。據(jù)蘇祿海盆的地球動(dòng)力學(xué)研究, 蘇祿海的打開及其俯沖終止經(jīng)歷了10—15Myr (Uyedaet al, 1979)。而關(guān)于關(guān)閉的原因可能與巽他陸架的側(cè)向碰撞有關(guān),并導(dǎo)致了蘇祿海海盆的傾斜(Rangin, 1989)。Leg 124-768的生物地層樣品得到了蘇祿海洋殼的年齡最少為17—18Ma (Muller, 1991; Roeser, 1991), 根據(jù)地磁條帶異常獲得的蘇祿海盆的打開年齡在 30—37Ma(Müller, 1991; Roeser, 1991)。對(duì)于西里伯斯海的研究對(duì)其成因有三種觀點(diǎn): 大陸邊緣裂解的盆地, 古老海盆的碎片或弧后擴(kuò)張(Murauchiet al, 1973; Leeet al,1986)。對(duì)于這兩個(gè)海盆的形成年齡的研究主要基于地磁條帶、熱流值、生物地層、及同位素地球化學(xué)測(cè)年方法。西里伯斯海的年齡主要通過地磁條帶, 熱流值及其生物地層得出的形成時(shí)間在42—47Ma(Nicholset al, 1999; Shyuet al, 1991)。然而, Lee 和McCabe對(duì)地磁條帶和熱流值的解釋為西里伯斯海的打開時(shí)間為65—72Ma (Leeet al, 1986)。根據(jù)取自卡洛延嶺Site769及Site771的玄武巖樣品進(jìn)行K-Ar測(cè)年得到卡洛延嶺的年齡在23.9—25.8Ma (Bellonet al,1991)。

表1　西太平洋主要海盆的形成時(shí)代Tab.1 Ages of major ocean basins in the Western Pacific

1.2　板內(nèi)火山活動(dòng)年齡和分布

西太平洋存在大量板內(nèi)火山活動(dòng)形成的海山鏈。其中, 馬里亞納島弧以東, 是全球大洋海山最為集中的海區(qū)。這里有Japanese-Joban鏈(103.6—94 Ma)、北Wake (113—109 Ma)及南 Wake海山鏈(119.7—89.7Ma)、Magellan海山鏈(117.8—87.1Ma)、Gilbert海山鏈(77.9—65.7Ma)、Tokelau 海山鏈(72.1—66.1Ma)等。相關(guān)研究認(rèn)為, 這些海山大多與位于中太平洋的超級(jí)地幔柱在早白堊—晚白堊期間的活動(dòng)有關(guān)(Suetsuguet al, 2009)。南半球西太平洋的主要海山鏈有路易斯維爾(Louisville)海山鏈, 其最老一端與湯加-科瑪?shù)峡藣u弧相交, 年齡為 78Ma (Kopperset al,2004)。這是僅次于黃帝嶺-夏威夷海山鏈以外的第二長(zhǎng)海山鏈, 通常被認(rèn)為形成于一個(gè)長(zhǎng)期的地幔柱活動(dòng)。西太平洋海山鏈還存在于邊緣海盆中, 如, 南海海盆中存在多個(gè)海山, 尤其是, 南海擴(kuò)張停止后沿殘留脊形成了一個(gè)海山鏈(～16Ma)(Liet al, 2014)。

除板內(nèi)海山以外, 也形成了大量規(guī)模巨大的洋底高原。其中, Ontong Java高原是現(xiàn)存海洋中最大的洋底高原, 形成于124—119Ma期間的一個(gè)地幔柱活動(dòng)(Larson, 1997)。最近的研究認(rèn)為, Ontong Java洋底高原只是代表了這次地幔柱活動(dòng)形成的洋底高原的一部分, 而西太平洋的Manihiki和Hikurangi洋底高原也是該次地幔柱活動(dòng)的產(chǎn)物, 由于中生代時(shí)期古太平洋擴(kuò)張中心的活動(dòng), 將Manihiki和Hikurangi洋底高原與Ontong Java洋底高原分離并位于現(xiàn)在的位置(Taylor, 2006)。Benham隆起位于西菲律賓海盆的西部邊緣, 是一個(gè)相對(duì)較小的長(zhǎng)方形隆起。關(guān)于Benham隆起的形成時(shí)間: McKee使用Benham隆起南側(cè)的Site 292的樣品用K-Ar法測(cè)得了年齡在37.5Ma(McKee, 1975)。Hilde等(1984)認(rèn)為Benham隆起是在菲律賓海打開的第二階段, 沿中央海盆斷裂帶通過巨量巖漿活動(dòng)形成。相對(duì)應(yīng)地, 位于東北部的Urdaneta隆起與Benham隆起相對(duì)中央裂谷帶具有相同的距離, 被認(rèn)為是同一隆起, 巖漿作用之后通過轉(zhuǎn)換斷層分開成為現(xiàn)在的兩個(gè)隆起, 然后伴隨海盆的打開運(yùn)動(dòng)到現(xiàn)在的位置(Hildeet al, 1984)。Karig(1975)認(rèn)為Benham隆起可能代表了一種沿呂宋島東邊的俯沖結(jié)束的撓曲, 也可能是代表了一種西菲律賓海盆形成后的大規(guī)模的巖漿活動(dòng)。對(duì)Benham隆起的巖石學(xué)及其地球化學(xué)性質(zhì)的認(rèn)識(shí), 主要是基于在 DSDP Site292鉆孔在 Benham隆起南緣的玄武巖巖芯。Benham隆起的基底玄武巖主要為堿性玄武巖, Pb同位素組成顯示玄武巖具有Dupal異常。Dupal異常原因可能是其形成時(shí)位于南半球Dupal異常區(qū), 或是形成過程受到菲律賓海板塊巖石圈地幔的混染(Daleet al, 2008)。

加洛林洋底高原-海山鏈?zhǔn)切律詠?lái)太平洋北半球唯一一個(gè)與夏威夷海山鏈平行的海山鏈(圖 1)。自西向東海山鏈(Truk、Ponape、Kusaie)的年齡逐漸變年輕, 且海山玄武巖同位素組成也非常均一, 被認(rèn)為是來(lái)自一個(gè)地幔柱活動(dòng)(Keatinget al, 1984)。加洛林海山鏈與位于雅浦島弧東側(cè)的東、西加洛林脊相連接, 兩者之間存在一個(gè)索羅爾海槽。但東、西加洛林脊的基底性質(zhì)長(zhǎng)期以來(lái)缺少基巖采樣, 這使得兩者的成因一直神秘莫測(cè)。有研究推測(cè)西加洛林脊代表一個(gè)曾經(jīng)活動(dòng)的島弧, 其殘留俯沖帶位于西加洛林脊的南側(cè)。2015年熱帶西太平洋專項(xiàng)對(duì)加洛林脊進(jìn)行了詳細(xì)的巖石基底采樣, 發(fā)現(xiàn)均由洋島型玄武巖組成。這說明加洛林洋脊可能代表分裂的洋底高原, 與該洋底高原以東的加洛林海山鏈可能具有成因聯(lián)系。

2　主要科學(xué)問題和研究進(jìn)展

2.1　西太平洋地幔組成異常成因研究

Dupal異常最早是由 Hart(1984)提出, 通常是指玄武巖在208Pb/204Pb vs.206Pb/204Pb 和207Pb/204Pb vs.206Pb/204Pb相關(guān)圖上位于北半球參考線之上。最早發(fā)現(xiàn)于南半球中低緯度的洋島玄武巖, Dupal異常(也稱南半球同位素異常)最初被認(rèn)為是南半球軟流圈專有特征, 如印度洋、南大西洋(Hart, 1984, 1988; Agranieret al, 2005)。后來(lái)發(fā)現(xiàn)南半球的印度洋和大西洋的洋殼玄武巖普遍具有Dupal異常, 被稱為印度洋型玄武巖。相應(yīng)地, 太平洋和北大西洋的洋殼玄武巖通常不存在Dupal異常, 被稱為太平洋型玄武巖。上地幔存在Dupal異常的起源(或印度洋型地幔的來(lái)源)還存在不同的認(rèn)識(shí), 包括地幔柱的混染、大陸下地殼或巖石圈地幔拆沉/混染、再循環(huán)沉積物的影響等。然而, 隨著Dupal異常在北半球的洋中脊玄武巖(MORB)中發(fā)現(xiàn)[例如在北冰洋Gakkel洋脊(Goldsteinet al, 2008)、菲律賓海(Hickey-Vargas, 1998)], 已經(jīng)認(rèn)識(shí)到北半球歐亞大陸邊緣海盆軟流圈也存在Dupal異常。隨著研究逐漸增多, 發(fā)現(xiàn)西太平洋海盆也普遍存在Dupal異常, 例如菲律賓海、日本海、馬里亞納海槽、勞海盆等(Hickey-Vargas, 1998)。西太平洋的島弧玄武巖也主要體現(xiàn)了Dupal異常的特征, 或者是印度洋型玄武巖(Castillo, 1996)。然而, 關(guān)于西太平洋海盆玄武巖Dupal異常的來(lái)源還存在很大爭(zhēng)議, 其與印度洋Dupal異常的關(guān)系存在不同認(rèn)識(shí)(Hickey-Vargas, 1998,Floweret al, 2001)。北半球西太平洋的擴(kuò)張海盆玄武巖(如菲律賓海盆、Mariana海槽、帕里西維拉海盆)的Dupal異常來(lái)源一直存在爭(zhēng)議: 如來(lái)自于向北遷移的南半球軟流圈特征(Hickey-Vargaset al, 1998), 還是來(lái)自東亞大陸下部混染的軟流圈(Floweret al,2001)。盡管如此, 長(zhǎng)期以來(lái)仍未知道西太平洋Dupal異常是否延伸到亞洲大陸下部的軟流圈。

介于三個(gè)板塊之間的南海特殊位置對(duì)于認(rèn)識(shí)北半球軟流圈的 Dupal異常分布有重要意義。在“海洋專項(xiàng)”的資助下, 作者對(duì)南海IODP 349航次獲得南海擴(kuò)張期玄武巖進(jìn)行了詳細(xì)的元素和同位素(Sr-Nd-Pb-Hf)地球化學(xué)分析, 發(fā)現(xiàn)南海擴(kuò)張期海盆玄武巖具有Dupal異常(圖2), 同位素組成與印度洋洋中脊玄武巖相似(未發(fā)表), 且南海玄武巖具有很寬的 Pb同位素組成范圍(206Pb/204Pb, 17.6—18.6)(圖2)。這說明西太平洋菲律賓海板塊和中國(guó)華南大陸之間的軟流圈存在Dupal異常的連續(xù)性。同位素地球化學(xué)結(jié)果也顯示,產(chǎn)生南海地幔 Dupal異常的富集端元與菲律賓海板塊地幔端元存在明顯差異。這顯示, 南海軟流圈的Dupal異常來(lái)源可能與菲律賓海板塊不同。菲律賓海盆與南部特提斯洋之間的俯沖帶可能阻隔了軟流圈向北流動(dòng)(Floweret al, 1998, 2001)。南海位于印度洋板塊以北, 兩者被Sunda-Java島弧隔開。Sunda-Java島弧自古特提斯洋俯沖以來(lái)就長(zhǎng)期存在(至少 150Ma以前)(Metcalfe, 2011), 是長(zhǎng)期以來(lái)東南亞大陸和印度洋之間軟流圈之間的天然屏障。古特提斯和印度洋板塊的向北俯沖可能導(dǎo)致了 Sunda-Java島弧俯沖帶以北的軟流圈向南遷移。因此, 南海的Dupal異常不可能是來(lái)自南部的印度洋軟流圈流動(dòng)。南海海底的開始擴(kuò)張(～33Ma)明顯比 Sundaland俯沖帶年輕很多,這說明南海玄武巖地幔源區(qū)的 Dupal異常是反映了南海裂開之前東南亞大陸下的軟流圈特征。為解釋南海海盆玄武巖的同位素組成, 作者通過地幔端元混合計(jì)算, 認(rèn)為南海地幔的Dupal異常是在南海打開過程中形成的, 不僅受到大陸裂解過程中大陸下地殼的混染, 還受到了海南地幔柱的影響(未發(fā)表)。對(duì)南海的地幔端元起源的認(rèn)識(shí), 對(duì)于理解南半球軟流圈Dupal異常來(lái)源有著重要參考價(jià)值。

圖2　南中國(guó)海IODP 349航次玄武巖(U1431-U1434)Pb同位素組成Fig.2 Pb isotope compositions of the South China Sea seafloor basalts collected during Cruise IODP 349

2.2　西太平洋板內(nèi)島弧巖漿物質(zhì)來(lái)源研究

位于板塊匯聚邊界的島弧俯沖體系是地球上最活躍的構(gòu)造單元(Pearceet al, 1995)。大洋板塊在俯沖帶返回地幔的過程中脫水/熔融, 從而直接影響了島弧巖漿的組成和作用機(jī)制。一般認(rèn)為, 受俯沖大洋板塊脫水的影響, 島弧巖漿的形成是由于弧下地幔楔加水熔融導(dǎo)致的(Pearceet al, 1995)。然而, 有研究認(rèn)為俯沖板片對(duì)島弧巖漿的貢獻(xiàn)不只是含水流體, 而是板片俯沖過程中也發(fā)生了部分熔融, 對(duì)島弧巖漿也產(chǎn)生了貢獻(xiàn)(Castilloet al, 2009)。目前, 島弧巖漿的成因機(jī)制還存在不同見解。通常認(rèn)為, 影響島弧巖漿組成的因素包括弧下地幔楔的組成、俯沖板片的組成變化、以及俯沖過程(如俯沖板片角度、俯沖速率等)。對(duì)島弧巖漿巖的地球化學(xué)研究表明, 地幔楔的虧損程度及俯沖物質(zhì)的組成都會(huì)影響島弧巖漿成分(Johnsonet al, 1999; Elliott, 2003; Turneret al, 2009;Timmet al, 2013; Priceet al, 2016)。同時(shí), 在地球物理探測(cè)和數(shù)值模擬方面的進(jìn)展有助于約束俯沖過程的物理?xiàng)l件。其中, 俯沖帶的溫度結(jié)構(gòu)控制了板片脫水/熔融的條件(van Kekenet al, 2002, 2011; Syracuseet al, 2010), 進(jìn)而影響島弧巖漿熔體的產(chǎn)生(Kelleyet al, 2006)。俯沖巖石圈年齡、俯沖帶剪切熱、俯沖角度及俯沖速率都會(huì)影響俯沖帶的溫度結(jié)構(gòu)(Peacock,1990, 1996; Zellmeret al, 2015)。實(shí)際上, 過去關(guān)于地幔楔組成和板片組成對(duì)島弧火山影響研究較多, 而關(guān)于板片俯沖過程的研究則相對(duì)較少。

湯加-科瑪?shù)峡烁_體系的俯沖速率南北差異較大(湯加島弧北部約為 83mm/yr, 科瑪?shù)峡四喜考s為46mm/yr), 且島弧巖漿巖的地球化學(xué)成分存在明顯差異, 是研究島弧巖漿作用控制因素的理想場(chǎng)所。Ewart等(1987)根據(jù)島弧巖漿巖的微量元素及Nd、O、Sr、Pb同位素?cái)?shù)據(jù)發(fā)現(xiàn), 從湯加島弧北部到Kermadec南部, 島弧拉斑玄武巖和玄武質(zhì)安山巖從極度虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(high field-strength elements, HFSEs)變化為接近N-MORB型富集HFSE, 指示了島弧下方的巖漿源區(qū)(地幔楔)存在不相容元素虧損程度上的差異。Regelous等(1997)分析了湯加-科瑪?shù)峡藣u弧年輕巖漿巖的 Th、Sr、Pb同位素?cái)?shù)據(jù), 認(rèn)為沿島弧的地球化學(xué)變化是由于島弧下部俯沖材料的不同引起的,南部湯加-科瑪?shù)峡藣u弧巖漿巖中更高的Pb同位素來(lái)自于俯沖沉積物的貢獻(xiàn), 而湯加島弧巖漿巖中的 Pb異常則來(lái)自于俯沖洋殼的脫水。Turner等(1997)認(rèn)為,島弧巖漿中至少含有四種成分, 包括地幔楔、俯沖沉積物、俯沖海山的火山碎屑及沉積物, 以及蝕變洋殼脫水形成的流體。Ewart等(1998)進(jìn)一步分析認(rèn)為, 進(jìn)入俯沖帶的物質(zhì)的量和成分的不同, 以及上地幔原本的不均一性是導(dǎo)致湯加-科瑪?shù)峡藣u弧巖漿巖出現(xiàn)南北差異的主要原因: 科瑪?shù)峡烁_帶更厚的沉積物導(dǎo)致科瑪?shù)峡藣u弧巖漿中有更高的Th/U和更具放射性的 Pb同位素, 而湯加島弧西側(cè)弧后盆地勞海盆的擴(kuò)張則導(dǎo)致湯加島弧下方的地幔楔更加虧損。

為了驗(yàn)證溫度結(jié)構(gòu)對(duì)島弧巖漿作用的影響及其控制因素, 本項(xiàng)目研究對(duì)湯加-科瑪?shù)峡藣u弧巖漿巖的地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行了進(jìn)一步整理和分析。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn), 俯沖速率更快的湯加島弧與俯沖速率較慢的科瑪?shù)峡藣u弧相比, 巖漿巖具有更低的 TiO2含量和更高的Ba/Th、U/Th比值, 指示了更低的俯沖帶溫度和更多的俯沖流體貢獻(xiàn)。由此推斷, 較高的俯沖速率在單位時(shí)間內(nèi)使更多的冷洋殼進(jìn)入俯沖帶, 導(dǎo)致俯沖帶溫度降低, 并使俯沖板片以脫水為主, 導(dǎo)致島弧巖漿巖中的流體特征(高 LILE/HFSE比值)(大離子親石元素, large ion lithophile element, LIFE)更明顯(Luoet al, 2017)(圖3)。這一結(jié)論有助于更好的理解島弧巖漿作用, 以及地球長(zhǎng)期的化學(xué)分異過程。

2.3　西太平洋板內(nèi)巖漿成因研究

除了島弧和弧后盆地?cái)U(kuò)張相關(guān)的巖漿活動(dòng)之外,西太平洋存在大量板內(nèi)巖漿作用形成的大火成巖省。這些大火成巖省包括洋底高原(如Ontong Java)和有年齡序列的海山鏈(如黃帝嶺-夏威夷), 這些被認(rèn)為可能形成于地幔柱活動(dòng)(Larson, 1997; Abouchamiet al,2005; Taylor, 2006)。盡管如此, 西太平洋還有很多海山并不能歸因于地幔柱活動(dòng)。關(guān)于這些板內(nèi)海山巖漿的成因存在著不同認(rèn)識(shí), 如巖石圈下部小尺度的淺部地幔對(duì)流(Ballmer,et al, 2010); 軟流圈相對(duì)巖石圈流動(dòng)過程中的粘滯性運(yùn)動(dòng)(King, 2011); 沿著巖石圈內(nèi)與板塊運(yùn)動(dòng)方向相同的裂隙形成巖漿(McNuttet al, 1997)。

西太平洋海山主要是由堿性玄武巖組成(Kogisoet al, 2003), 但堿性玄武巖的成因, 目前還存在較大爭(zhēng)議。一般認(rèn)為, 堿性玄武巖來(lái)自地幔源區(qū)較低的部分熔融程度。然而, 高溫高壓熔融實(shí)驗(yàn)顯示, 干的地幔橄欖巖部分熔融不能形成堿性玄武巖的母巖漿,而 CO2參與熔融下的橄欖巖熔融可以產(chǎn)生富堿的玄武質(zhì)熔體(Dasguptaet al, 2007)。關(guān)于CO2的參與下形成的巖漿如何形成并演化成堿性玄武巖, 認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。例如, 碳酸鹽化的熔體具有Nb、Ta負(fù)異常,如何演化為Nb、Ta正異常的堿性玄武巖還尚不清楚。南中國(guó)海擴(kuò)張停止后, 沿著擴(kuò)張殘留脊形成了一個(gè)海山鏈, 主要由堿性玄武巖組成(Tuet al, 1992)。IODP 349航次在南海殘留脊附近獲得了一系列火山碎屑巖。研究發(fā)現(xiàn), 這些火山碎屑巖是通過富集磷、稀土元素及有 Nb-Ta負(fù)異常特征的碳酸鹽化熔體與巖石圈地幔反應(yīng), 最終演化成堿性玄武巖(圖 4)(Zhanget al, 2017)。這對(duì)于深刻認(rèn)識(shí)板塊內(nèi)部火山巖作用機(jī)制和深部碳循環(huán)有重要科學(xué)意義。

圖3　板塊俯沖速率對(duì)湯加-科瑪?shù)峡烁_帶巖漿作用的控制示意圖(根據(jù)Luo et al, 2017修改)Fig.3 The control of plate subducting rate on Tonga-Kermadec system (Modified based on Luo et al, 2017)

2.4　雅浦島弧的基巖性質(zhì)

雅浦島弧位于馬里亞納島弧的南端。從雅浦島弧發(fā)育結(jié)構(gòu)看, 其具有比一般島弧狹窄的海溝/島弧距離。其中, 馬里亞納溝弧間距約100—150km, 而雅浦島弧僅為50km(張正一等, 2017)。雅浦島弧后也沒有發(fā)育相應(yīng)的弧后盆地(圖 1)。一般認(rèn)為, 雅浦島弧保留了板塊初始俯沖的島弧形態(tài)(Matsudaet al, 1977)。實(shí)際上, 雅浦島弧不僅在自身形態(tài)上與眾不同, 其海溝前緣正在俯沖的板片也與一般俯沖帶存在很大差別。在雅浦海溝前俯沖的是加洛林洋底高原, 這使得板塊俯沖的速率很低(＜6mm/yr)(Senoet al, 1993)。為查明雅浦島弧海山的基巖性質(zhì), “海洋專項(xiàng)”對(duì)雅浦島弧進(jìn)行了基巖采樣, 發(fā)現(xiàn)雅浦島弧主要由變質(zhì)巖組成, 包括角閃巖和少量綠片巖(未發(fā)表)。隨后, 該項(xiàng)目對(duì)雅浦島弧變質(zhì)巖進(jìn)行了電子探針微區(qū)分析, 采用角閃石單礦物溫度壓力計(jì)、斜長(zhǎng)石-角閃石 Na-Ca交換溫度計(jì)和角閃石-斜長(zhǎng)石 Al-Si壓力計(jì)來(lái)計(jì)算變質(zhì)溫度/壓力(P/T)條件。計(jì)算結(jié)果表明: 雅浦島弧角閃巖變質(zhì)P/T條件為(560—780oC)/(3—6Kbar), 為中等P/T型變質(zhì)相系(未發(fā)表)。根據(jù)計(jì)算獲得的變質(zhì)溫壓條件, 研究認(rèn)為雅浦島弧至少經(jīng)歷了埋藏變質(zhì)和變質(zhì)巖出露兩個(gè)過程。雅浦島弧可能經(jīng)歷了島弧火山巖被剝蝕的過程, 這個(gè)過程是由于加洛林洋底高原俯沖侵蝕導(dǎo)致的。這說明洋底高原的持續(xù)俯沖對(duì)島弧產(chǎn)生了強(qiáng)烈侵蝕, 并最終將原島弧物質(zhì)帶入俯沖帶地幔中(張吉等, 2017)(圖5)。

圖4　碳酸巖質(zhì)熔體向堿性玄武巖轉(zhuǎn)化示意圖(修改自Zhang et al, 2017)Fig.4 Evolution from carbonated melt to alkali basalt (modified from Zhang et al, 2017)

2.5　湯加-科瑪?shù)峡烁_前緣板塊年齡和成因

湯加-科瑪?shù)峡烁_帶前正在俯沖的板塊介于Manihiki和 Hikurangi兩個(gè)洋底高原之間, 一個(gè)東西向的殘留擴(kuò)張中心(Osbourn海槽)橫穿板塊(Zhanget al, 2012)。地磁條帶研究顯示, 這個(gè)板塊形成于白堊紀(jì)正極性超時(shí)階段(124—80Ma)。但板塊的年齡和形成時(shí)的擴(kuò)張速率長(zhǎng)期以來(lái)不確定, 尤其是近年來(lái)研究顯示這個(gè)板塊的形成是在Manihiki和Hikurangi洋底高原形成后不久分離而形成的。Manihiki和Hikurangi洋底高原被認(rèn)為是與Ontong Java同樣形成于一個(gè)地幔柱(主要有 125Ma和 90Ma兩期)(Taylor,2006)。盡管如此, 這個(gè)地幔柱與Osbourn擴(kuò)張中心的關(guān)系一直不明確。IODP U1365站位于Osbourn殘留脊的北側(cè) 250km處。作者對(duì) U1365玄武巖進(jìn)行了Re-Os同位素研究, 結(jié)果顯示玄武巖年齡為(103.7±2.3)Ma。根據(jù)該年齡計(jì)算獲得的Osbourn擴(kuò)張中心擴(kuò)張速率至少為190mm/yr (Zhanget al, 2016)。據(jù)此, 本項(xiàng)研究認(rèn)為, Osbourn擴(kuò)張中心代表早期太平洋擴(kuò)張中心的西段。Pb-Hf同位素結(jié)果也顯示,IODP U1365站玄武巖也受到明顯的地幔柱組分的影響(Zhanget al, 2016)。研究認(rèn)為, 在Osbourn擴(kuò)張中心擴(kuò)張過程中的地幔源區(qū)受到Ontong Java地幔柱組分的影響。

3　結(jié)論

圖5　雅浦島弧下部巖石學(xué)結(jié)構(gòu)恢復(fù)示意圖Fig.5 Modeling showing lithological structure beneath the Yap arc

西太平洋在全球板塊構(gòu)造體系中占據(jù)重要地位。西太平洋集中了大量大洋內(nèi)部形成的溝-弧-盆體系和板內(nèi)火山活動(dòng)。本文總結(jié)了西太平洋代表性島弧俯沖帶形成的構(gòu)造背景、時(shí)代和洋內(nèi)島弧的可能成因以及西太平洋海盆形成時(shí)代和構(gòu)造環(huán)境; 分析了主要島弧和海盆的火山巖的巖石學(xué)和地球化學(xué)組成, 揭示了西太平洋的地幔Dupal異常分布特征; 總結(jié)了西太平洋板內(nèi)火山作用的組成和分布特征(形成時(shí)代、巖石組成和成因)。通過綜述分析, 也指出還有重要的地球科學(xué)問題還沒有解決。這些科學(xué)問題包括: 西太平洋洋內(nèi)島弧形成基本機(jī)制、俯沖板塊對(duì)島弧巖漿的控制機(jī)理、弧后盆地Dupal異常的分布來(lái)源以及板內(nèi)巖漿的成因等。在中國(guó)科學(xué)院“海洋專項(xiàng)”的資助下, 作者對(duì)西太平洋雅浦島弧體系、加洛林洋脊、南中國(guó)海、湯加-科瑪?shù)峡烁_帶及前緣俯沖板塊, 進(jìn)行了巖石學(xué)、地球化學(xué)和年代學(xué)研究, 針對(duì)以上科學(xué)問題, 取得了一定成果: 雅浦島弧基底主要為變質(zhì)巖-角閃巖組成, 島弧受到了強(qiáng)烈的加洛林板塊的俯沖侵蝕; 湯加-科瑪?shù)峡藣u弧火山巖直接反映了俯沖板片俯沖速率的影響, 闡明了俯沖大洋板塊對(duì)島弧巖漿作用的控制機(jī)理; 通過 Re-Os同位素測(cè)定了湯加-科瑪?shù)峡烁_前緣板塊的年齡為～103.7Ma, 最低擴(kuò)張速率為190mm/yr, 代表了古太平洋擴(kuò)張中心; 在南海發(fā)現(xiàn)碳酸鹽化的硅酸巖巖漿向堿性玄武巖轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象,并為板內(nèi)堿性玄武巖提出了新的成因鏈條; 西太平洋Dupal異常連續(xù)延伸至南中國(guó)海盆。這些新的認(rèn)識(shí),對(duì)認(rèn)識(shí)西太平洋溝-弧-盆體系的成因和板內(nèi)巖漿作用機(jī)理, 以及深刻理解西太平洋在板塊構(gòu)造體系中(板塊俯沖導(dǎo)致的物質(zhì)循環(huán)、板塊構(gòu)造動(dòng)力學(xué))的關(guān)鍵作用, 具有重要意義。

致謝感謝科學(xué)號(hào)全體船隊(duì)員的通力合作和共同努力。

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