海院科研动态（117）| 西北印度洋卡尔斯伯格洋中脊地幔不均一性及再循环的俯冲改造地幔
西北印度洋卡尔斯伯格洋中脊上地幔由于早期熔体抽取以及后期再富集过程存在高度的不均一性，但是目前对其源区中古老地幔组分的来源和成因仍存在较大争议，主要观点包括：①再循环的大洋岩石圈地幔；②拆沉的冈瓦纳超大陆下地壳；③再循环的古老洋壳加沉积物。再循环的俯冲改造地幔近年来在全球不同洋中脊地区得到了报道并逐渐成为了大家所关注的话题。近年来的研究表明，印度洋洋底滞留了多个特提斯洋板片，部分印度洋洋中脊玄武岩中存在“岛弧型”的地球化学成分特征，揭示了特提斯俯冲过程对洋中脊上地幔进行了化学改造作用。但是卡尔斯伯格洋中脊是否存在该俯冲改造地幔以及其起源机制仍不清楚。
针对上述科学问题，我院海洋能源与可持续发展研究团队黄强太教授及其合作者对卡尔斯伯格洋中脊玄武岩开展了元素及Sr-Nd同位素地球化学研究，进一步结合前人已报道地球化学数据、层析成像和板块重建结果，取得如下认识：
（1）卡尔斯伯格洋中脊南段发现有“岛弧型”地球化学成分特征的MORB（Mid-Ocean Ridge Basalt，洋中脊玄武岩），如高La/Nb和Zr/Nb比值、Nb-Ta负异常、U正异常、富集的Sr-Nd同位素特征等，表明它们是由主要被俯冲流体交代的、再循环的俯冲改造地幔熔融生成（图1）。
图1 微量元素蛛网图
（2）已报道的卡尔斯伯格洋中脊玄武岩的地球化学组成与全球BABB-like MORB（“岛弧型”MORB）相似，如低的Ce/Pb比值与高的Zr/Nb比值同时出现，揭示了卡尔斯伯格洋中脊普遍存在再循环的俯冲改造地幔。
（3）结合层析成像和板块重建结果，卡尔斯伯格洋中脊存在再循环的俯冲改造地幔可以用印度-欧亚板块双俯冲模式来解释。早白垩时期，由于赤道地区新特提斯洋洋内俯冲作用，导致部分岛弧地幔发生部分熔融，使得其残余物具有较高的Zr/Nb比值以及俯冲改造的特征；而卡尔斯伯格洋中脊形成并发育于在先前洋内俯冲的位置之上，导致了其上地幔存在再循环的俯冲改造地幔（图2）。
图2 Gplates板块重建结果及再循环的俯冲地幔起源机制图解
上述研究成果发表在中科院一区Top期刊Geological Society Of America Bulletin，我院黄强太教授为论文第一作者和通讯作者，硕士研究生陈文超为第二作者，国家海洋局南海调查中心殷征欣高级工程师为共同通讯作者。
本研究得到国家自然科学基金原创探索项目和面上项目、广东省自然科学基金面上项目的资助。
论文信息：Qiangtai Huang, Wenchao Chen, Haotong Yu, Yudong Cao, Yiyang Liao, Chenglei Zhang, Tao Hong, Zhengxin Yin; Recycled arc mantle underneath the Carlsberg Ridge, Indian Ocean: Caused by intraoceanic subduction of the Neo-Tethys Ocean. 2025
