西太平洋雅浦海沟玄武岩成因及其地质意义:来自地球化学和Sr-Nd-Pb同位素的制约

初始岛弧岩浆作用对探明俯冲起始机制及俯冲带早期演化具有重要指示意义。为了更加深入的理解岛弧演化过程,本文对采集于雅浦海沟南北两个区域的玄武岩样品进行了详细的主、微量元素和Sr-Nd-Pb同位素分析。结果表明:雅浦海沟南北两部样品具有不同的岩石成因与构造意义。海沟北部样品地球化学特征与弧后盆地玄武岩类似,轻、重稀土元素无明显分馏,大离子亲石元素富集程度较低,Nb、Ta含量指示其地幔源区与马里亚纳海槽较为亏损的地幔源区相似,放射性Sr同位素偏高(0.704646~0.704794),暗示其受后期海水蚀变影响强烈。综合其地球化学特征,认为雅浦海沟北部样品代表帕里西维拉海盆地壳,在卡罗琳洋脊与海沟碰撞这一地质过程中逆冲推覆至原雅浦岛弧之上。雅浦海沟南部样品与北部样品相比具有更低的MgO(4.18%~5.14%)、TiO_(2)(0.69%~0.80%)和CaO(8.64%~10.25%)含量,Ti/V=11.56~14.07。稀土元素配分模式较为平坦,具有俯冲相关火成岩的典型微量元素特征。Ba/Yb值偏低,表明样品并未受到明显的板块流体影响;Th/Yb偏高,暗示样品可能受到沉积物熔体的改造。放射性Sr同位素很高,暗示后期海水蚀变影响强烈;放射性Pb同位素与马里亚纳岛弧岩浆表现出较强的亲和性。雅浦海沟南部样品地球化学特征指示其为卡罗琳洋脊与雅浦海沟碰撞后新生岛弧岩浆作用的产物,碰撞导致雅浦弧前温度升高,俯冲板片在弧前浅部脱水,诱发了新一期次的岛弧岩浆作用。上述岩石因俯冲侵蚀作用剥蚀脱落而暴露在海沟底部。