吕宋岛碧瑶地区新生代埃达克岩的Sr-Nd-Pb同位素研究：对南海板片俯冲过程的启示意义

Cenozoic adakites in Luzon (Philippines) have been widely considered to be related with the subduction of the South China Sea, it is necessary to study the geochemistry of those adakites to explore the subduction process of the South China Sea. However, previous studies were focused on indirect products of slab subduction, i.e. basaltic magmas and andesites, while insufficient work have carried out on the Cenozoic adakites which are direct products of slab melting. This leads to controversies on mechanism of the subduction process of the South China Sea beneath the Luzon arc island. This program will carry out geochemical investigation of Cenozoic adakitic magmas in 3 locations in Baguio District. By utilization of whole-rock Sr-Nd-Pb isotopic tracing technique, we will define the source of these adakitic magmas. With aims of identifying contribution of different end-members on production of Cenozoic adakitic magmas, we will compare geochemical characteristics of Cenozoic adakitic magmas with that of the South China Sea plate and the Philippine Sea plate. Combined with geochronology and element geochemistry, the evolution of geochemical characteristics of Cenozoic adakitic magmas will be established to discuss the subduction process of the South China Sea. This program will deepen and widen the understanding of the subduction and extinction process of the South China Sea beneath the Luzon Island; besides, it will provide new evidence for understanding of subduction zone magmatism.

菲律宾吕宋岛新生代埃达克岩被广泛认为与南海板片的俯冲密切相关，因此对新生代埃达克岩的岩石地球化学的研究，对于揭示南海板片的俯冲过程具有重要意义。由于前人多注重于对俯冲板片的间接产物研究，如玄武岩、辉长岩和安山岩；而对直接源于板片熔融的埃达克岩成因机制认识不足，导致对南海的俯冲机制争议较大。本项目拟选择菲律宾碧瑶地区三个经典剖面的埃达克岩作为研究对象，对埃达克岩进行系统的岩石地球化学研究，重点利用全岩Sr-Nd-Pb同位素示踪技术确定埃达克岩的源区，并将其与南海和菲律宾海板片进行对比，探讨不同地质端元在埃达克岩形成过程中的贡献；结合元素地球化学和年代学数据，分析新生代埃达克岩地球化学特征演化规律，探讨南海板片的俯冲过程。本课题不仅可以丰富和拓展对南海俯冲和消亡过程的广度和深度，而且可以为探讨板片俯冲过程中的岩浆活动这一国际地学前沿问题提供新的思路。

南海的俯冲形成台湾海岸山脉-民都洛一带广泛分布的中新世以来的岩浆岩，其形成的弧岩浆构成吕宋岛弧，由北向南分别为海岸山脉、巴坦、北吕宋和塔尔四段。前人通过地球物理和构造学对南海的俯冲进行了限定。然而，对于南海开始俯冲的时代和俯冲机制仍然存在争议。目前提出的南海俯冲开始时代跨度从渐新世到中新世，俯冲机制包括平板俯冲、板片窗俯冲和俯冲极性反转等三种模型。解决这些争议的关键之一是对吕宋岛新生代弧岩浆开展岩石地球化学研究。因为南海发育于欧亚大陆边缘，接受了巨厚大陆沉积物，并且南海的俯冲伴随着古扩张脊与黄岩岛链一起俯冲；这些俯冲输入端元具有显著的元素和同位素差异，便于在弧岩浆中识别。因此，吕宋岛新生代弧岩浆是研究南海俯冲的最佳对象。.本项目主要通过岩石地球化学分析，确定渐新世Itogon闪长岩为地幔楔部分熔融形成，地幔源区受到了为普通洋壳流体/熔体交代；中新世Monglo安山岩具有低Si埃达克岩特征，为地幔楔部分熔融形成，地幔源区受到了俯冲洋岛玄武岩流体/熔体交代；更新世Balungao英安岩具有高Si埃达克岩特征，主体为俯冲洋岛玄武岩熔融形成，源区含有少量沉积物，埃达克岩熔体与地幔楔橄榄岩发生了同化混染反应。时代上，吕宋岛渐新世-中中新世岩浆岩以低的Sr-Pb同位素比值和高的εNd(t)值为特征，为普通洋壳俯冲产物；而晚中新世-全新世岩浆岩以高的Sr-Pb同位素比值和低的εNd(t)值为显著特征，反映了地幔源区有显著大陆沉积物的加入。结合区域地质演化特征，吕宋岛弧岩浆中大陆沉积物Sr-Nd-Pb同位素信息的出现，标志着该地区由普通洋壳俯冲转为含有显著大陆沉积物的边缘海俯冲，即由古南海的俯冲转为南海的俯冲。因此，弧岩浆中Sr-Nd-Pb同位素比值的变化，限定南海开始俯冲的时间不晚于~9.0 Ma。空间上，吕宋岛晚中新世-全新世弧岩浆Sr-Pb同位素比值呈现出由北纬16°向北向南增加的趋势，而北纬16°正好对应了南海洋脊的位置，这一特征反映了由洋脊向两翼俯冲的大陆沉积物增多的趋势。Monglo和Balungao埃达克岩中的洋岛玄武岩信息则反映了南海的俯冲与古扩张脊和海山俯冲同步进行。Monglo埃达克岩的形成年龄为8.7±0.2 Ma，与Sr-Nd-Pb同位素限定的南海俯冲时代相近，进一步佐证南海俯冲的时间不晚于~9.0 Ma。

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