Estimation of parent magma compositions of mafic cumulate at subduction zones: Methods and examples

Abstract

古老俯冲带/造山带结构的恢复是重建古板块构造的基石。然而，古俯冲带/造山带由于受到造山作用和随后强烈的构造改造、隆升与剥蚀作用，绝大多数弧岩浆岩尤其是玄武岩较为缺乏，通常仅保留了代表弧下地壳的超镁铁质-镁铁质堆晶岩。从严格意义上来说，镁铁质堆晶岩是造岩矿物、副矿物与粒间熔体的集合体，其全岩成分不能代表弧岩浆本身，因此运用其地球化学来讨论俯冲带演化存在诸多不确定性和多解性。在前人提出的平衡配分方法基础上，作者近年来建立了基于单斜辉石和角闪石的俯冲带镁铁质堆晶岩的母岩浆恢复方法，并根据样品在原始地幔标准化微量元素蛛网图中的异常变化情况，通过增减相关的副矿物成分予以校正。该方法广泛应用于中国东北、华南、中亚造山带和云开地区等古俯冲带/造山带镁铁质堆晶岩的母岩浆成分恢复。通过对比计算结果与全岩的实测成分，发现两种方法获得的Th/La、Ba/La和Ba/Nb比值差别不大，反映这些微量元素比值可以用于示踪古俯冲带地幔楔的改造过程。然而计算获得的Th/Yb比值则明显比镁铁质堆晶岩的全岩实测值偏高，因此该比值不适合用来示踪俯冲带中沉积物的贡献。