研究揭示南海形成動力機制

南海形成演化是新生代東亞大陸邊緣最為重要的構造事件之一。然而，南海形成的動力學機制一直存在爭議，其中海南地幔柱被認為對南海的形成起到重要貢獻。

為了有效限制南海形成與海南地幔柱之間的成因關係，中國科學院廣州地球化學研究所邊緣海與大洋地質實驗室博士余夢明和研究員閆義對南海殘留洋中脊中中新世MORB洋殼和黃岩島鏈晚中新世OIB型海山玄武岩進行了地球化學分析，確定南海洋中脊與海南地幔柱之間存在相互作用。南海洋殼不相容元素與同位素同步富集特徵指示南海中中新世海底擴張過程中存在富集地幔（海南地幔柱）的加入。南海晚中新世海山玄武岩略微虧損的不相容元素和同位素組成記錄了虧損MORB地幔對地幔柱物質的稀釋作用。南海東部次海盆和西南次海盆中中新世MORB之間具有較強的地球化學組成差異，反映其地幔源區存在成分不均一性。地幔柱物質在輸送過程中經歷不同程度的熔體抽取，不相容元素虧損的海南地幔柱物質不同比例地輸入到洋中脊，造成南海中中新世MORB地球化學特徵差異。

為了進一步識別華南陸緣張裂和南海早期海底擴張階段是否存在海南地幔柱的貢獻，閆義團隊對保存於台灣恆春半島墾丁混雜岩的晚漸新世火成岩礫石開展了年代學和地球化學分析，發現墾丁混雜岩火成岩礫石主要來自俯衝的晚漸新世南海洋殼，其地球化學特徵類似於弧後盆地玄武岩，說明南海晚漸新世海底擴張與海南地幔柱無關。華南大陸邊緣裂陷盆地古新世-始新世OIB型火山岩不是海南地幔柱的岩漿產物。

以上成果發表在4月份的Geophysical Research Letters上。

論文信息：Yu, Mengming; Yan, Yi *; Huang, Chi-Yue; Zhang, Xinchang; Tian, Zhixian; Chen, Wen-Huang; Santosh, M.Opening of the South China Sea and Upwelling of the Hainan Plume. Geophysical Research Letters,2018, 45(6): 2600-2609. DOI: 10.1002/2017GL076872

圖1 a南海大地構造背景; b台灣恆春半島地質; c 墾丁混雜岩晚漸新世火成岩礫石

圖2 南海中新世MORB和OIB記錄洋中脊-地幔柱相互作用，而晚漸新世似弧後盆地玄武岩（BABB）的墾丁混雜岩基性火成岩礫石不支持存在洋中脊-地幔柱相互作用

圖3 同位素數據記錄南海中新世MORB和OIB在晚漸新世MORB基礎上發生洋中脊-地幔柱物質混合作用

來源：中國科學院廣州地球化學研究所

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