807–763 Ma大陆弧记录Rodinia裂解期间额尔古纳地块壳幔相互作用

本研究针对Rodinia超大陆裂解阶段边缘造山带岩浆源区性质与动力学机制不明的问题，通过系统分析额尔古纳地块新元古代富钾基性-花岗质侵入岩的岩石学、全岩地球化学及锆石U-Pb-Hf同位素特征，揭示807–763 Ma两阶段富钾岩浆活动源于俯冲沉积物与地幔楔的混合熔融，证实成熟大陆弧的存在，为Rodinia西北缘俯冲造山过程及壳幔相互作用提供关键证据。

　　

在地球演化的宏大叙事中，Rodinia超大陆的裂解堪称地质史上的"大解体事件"。这个形成于11–9亿年前的古老大陆，在9–7.5亿年间经历了边缘俯冲增生、内部裂谷扩张直至最终解体的复杂过程。其中，围绕Rodinia边缘的俯冲相关岩浆活动，如同记录板块运动的"黑匣子"，保存着壳幔相互作用的关键信息。然而，这些岩浆的源区性质究竟是被俯冲沉积物改造的地幔楔？还是由地壳物质直接熔融形成？这一直是困扰地质学家的难题。

中国地质大学（武汉）的Ke Wang团队将目光投向了中亚造山带东段的额尔古纳地块。这里保存着807–763 Ma的富钾岩浆岩，犹如一本等待破译的"地质密码本"。研究人员通过多学科交叉研究，首次在该地块识别出两阶段富钾岩浆活动，并揭示其形成与俯冲沉积物和地幔楔的混合熔融直接相关。这项发表于《Precambrian Research》的研究，不仅重塑了Rodinia西北缘的构造演化模型，更开创性地提出混合岩底辟体熔融的动力学机制。

关键技术方法
研究团队采用锆石阴极发光（CL）成像结合LA-ICP-MS U-Pb定年技术，精确测定石英二长岩（807±3 Ma）、二长花岗岩（792±3 Ma）和角闪辉长岩（763±6 Ma）的形成时代。通过锆石原位Lu-Hf同位素分析（εHf_(t)值范围-9.19至+9.18），结合全岩主微量元素地球化学测试，解析岩浆源区组成。特别运用微量元素模拟计算，重建了混合岩底辟体在79–66 km深度区间的熔融过程。

研究结果

1. 锆石U-Pb年龄结果
石英二长岩（17GN-8）获得807±3 Ma的结晶年龄，εHf_(t)值-0.50至+4.06，指示其源自角闪岩的低程度部分熔融。二长花岗岩（17HW-7）年龄792±3 Ma，εHf_(t)值+0.82至+4.64，证实为高钾钙碱性辉长质岩浆分异产物。角闪辉长岩（17XH-6）763±6 Ma的年龄与极端变化的εHf_(t)值（-9.19至+9.18），揭示富集地幔源区的显著不均一性。

2. 约790–760 Ma不均一地幔改造
角闪辉长岩具有高Mg#值（54–58）和Cr含量（102–258 ppm），排除了显著地壳混染的可能。其Nb/Ta比值（14.3–16.2）接近原始地幔，但(Th/Nb)_PM比值（1.24–2.15）显著偏高，证明源区存在俯冲沉积物加入。计算显示这些岩浆形成于1.5–2.0 GPa压力条件，对应深度56–75 km的榴辉岩相稳定域。

3. 混合岩底辟体熔融模型
研究提出创新性动力学模型：792 Ma阶段岩浆由俯冲沉积物与辉石岩源区在79–72 km深度混合形成的底辟体部分熔融产生；763 Ma阶段则对应橄榄岩源区在71–66 km深度的熔融。这种垂向分带的熔融机制，完美解释了εHf_(t)值的双峰式分布特征。

4. 成熟大陆弧的构造意义
807–763 Ma的岩浆活动持续时间达44 Myr，符合典型活动大陆弧的寿命特征。区域上同时发育的SSZ型蛇绿岩（697–628 Ma）和弧相关沉积序列，共同构成完整的沟-弧-盆体系，证实额尔古纳地块在Rodinia西北缘长期处于俯冲构造环境。

结论与意义
该研究确立额尔古纳地块807–763 Ma富钾岩浆岩记录Rodinia裂解阶段成熟大陆弧的壳幔相互作用过程。通过锆石微区分析和地球化学模拟，首次揭示混合岩底辟体垂向分带熔融机制：792 Ma事件代表俯冲沉积物与辉石岩地幔的混合熔融，763 Ma事件反映橄榄岩地幔的熔融。这一发现不仅为理解超大陆裂解边缘的壳幔物质循环提供新范式，更确立中亚造山带东段与扬子克拉通在Rodinia时期的构造亲缘性。研究提出的"混合岩底辟体熔融"模型，对全球其他造山带富钾岩浆的成因研究具有重要借鉴价值。