研究发现俯冲板块搅动地幔过渡带物质上涌形成长白山火山
中国科学院广州地球化学研究所博士后周亮与合作导师李洪颜研究员等，以中国东北吉林长白山火山为研究对象，综合运用40Ar/39Ar年代学、全岩与矿物化学及Sr-Nd-Pb-Hf同位素，系统研究了长白山玄武岩约2200万年以来的源区演化规律。相关成果发表于《地球与行星科学通讯》（Earth and Planetary Science Letters）。
长白山是东北亚最具代表性的火山地貌之一，其喷发的玄武岩记录了太平洋板片俯冲、板片与地幔过渡带相互作用及深部地幔源区演化等关键信息。地震层析成像显示，多数俯冲板片会在地幔过渡带内发生阶段性滞留，形成有别于岛弧小地幔楔的“大地幔楔”构造体系，这一现象在西太平洋构造域尤为典型。然而，板片滞留过程如何影响地幔物质再分配并触发上覆板内火山作用，尚不清楚。
研究团队在国家自然科学基金、国家重点研发计划等资助下，发现长白山最早期低钛玄武岩（~22.4 Ma）具弧型岩浆微量元素特征，橄榄石具高Ca/Al和Mn/Fe比值，指示其源于碳酸盐化、氧化程度较高的橄榄岩地幔源区；而随后高钛玄武岩（~21.3 Ma）及晚期造盾期玄武岩（~3–1 Ma）具洋岛玄武岩型微量元素特征，橄榄石具低Ca/Al和Mn/Fe比值，源于相对还原的含辉石岩地幔源区。同位素组成表明，最早期玄武岩受近期俯冲组分影响显著，而后期玄武岩中古老富集地幔（EM-1）组分贡献逐渐增强。区域对比显示，EM-1型同位素特征主要在约22 Ma之后显著凸显。
结合地球化学、地球物理、数值模拟及板块重建结果，研究提出：自约22 Ma以来，俯冲太平洋板片的回撤与平卧滞留驱动了富含EM-1组分的地幔过渡带物质发生挤出和上涌；同时，滞留板片脱水及地幔过渡带含水矿物相变产生的流体降低地幔密度，使相关物质在浮力作用下上升并发生减压熔融，最终形成规模宏大的造盾期岩浆活动。
该研究揭示了俯冲板片滞留、地幔过渡带物质再分布与板内火山作用间的密切成因联系，强调地幔过渡带不仅是关键的深部地球化学储库，也在调控深部物质循环和板内火山活动中发挥重要作用。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2026.120185
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