全球俯冲沉积物组分及其地质意义

俯冲沉积物在壳幔相互作用和深部地幔过程中扮演了重要角色,对汇聚板块边缘处的俯冲带岩浆成因与地幔地球化学过程也产生了重要影响。全球俯冲沉积物输入速率为0.5~0.7 km^3/a,由陆源物质(76%)、钙质碳酸盐(7%)、蛋白石(10%)以及结合水(7%)组成,化学组分与上地壳相似,主要受陆源物质影响,同时海洋过程产生的组分(生物相、热液相和自生相)会稀释陆源物质。不同海沟处的俯冲沉积物组分存在一定的差异,在增生边缘,俯冲沉积物组分与上地壳相似,而在非增生边缘海洋过程产生的组分占比增加。在俯冲过程中,随着温度和压力的增加,俯冲沉积物发生一系列化学反应,以流体、熔体或者超临界流体的形式对弧下地幔与岛弧地壳产生影响,部分俯冲沉积物与其下伏洋壳或岩石圈(俯冲残余组分)一同进入地幔(甚至是下地幔),对地幔不均一性作出贡献。地球化学示踪剂显示俯冲沉积物影响着地球不同构造背景下的岩浆过程。因此,俯冲沉积物在板块构造与地幔柱两大动力学系统中具有重要作用,通过准确计算俯冲沉积物组分,并综合运用各类地球化学指标,计算各元素或同位素的输入与输出通量,可得到更准确的俯冲残余组分,为研究地球动力学过程提供重要的基础性资料。