图 西太平洋板块起始俯冲模型卡通图

在国家自然科学基金项目（批准号：41922020）等资助下，中国科学院广州地球化学研究所李洪颜、李翔、徐义刚团队与国外合作者在西太平洋板块俯冲起始–发育–成熟的机制与过程研究方面取得进展。研究成果以“玻安岩的硼同位素记录起始俯冲过程中板块输入的快速转换（Boron isotopes in boninites document rapid changes in slab inputs during subduction initiation）”为题，于2022年2月22日发表在《自然-通讯》 （Nature Communications）上。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-28637-6。

板块构造理论是固体地球科学的基石，虽然它已提出50余年，但是关于板块俯冲的起始–发育–成熟这一关键科学问题仍未得到很好的解答。此前研究认为西太平洋伊豆–小笠原–马里亚纳（IBM）俯冲带的形成是地球上自发式起始俯冲的典范，表现为太平洋板块在重力作用下的垂向下沉。本研究揭示出IBM俯冲起始表现为太平洋板块侧向挤入到原菲律宾板块之下（图），而非垂向下沉。它可能是全球板块构造调整背景之下的被动产物。

IBM起始俯冲发生于原菲律宾板块与太平洋板块之间的转换断层。太平洋板块侧向挤入到原菲律宾板块之下，表层沉积物和蚀变玄武岩被刮削在初生海沟形成增生楔。初始俯冲板块快速下沉和后撤，导致初生地幔楔强烈减压熔融形成弧前玄武岩 （51.9–51.3 Ma）。俯冲板块进一步下沉，辉长岩洋壳被迅速加热发生熔融 （900–950℃），熔体交代初生地幔楔并促使其熔融形成低硅玻安岩。当高角度俯冲成型，早期增生的沉积物和玄武岩被俯冲进入地幔，受前期俯冲板块的“冰敷”影响，初生地幔楔与俯冲板块的界面温度降低，新俯冲物质无法被加热发生熔融，仅能释放流体。流体交代低硅玻安岩残留地幔使其进一步熔融形成高硅玻安岩（51.3–50.3 Ma）。伴随俯冲带的进一步发育，新的板块物质被源源输入，初生地幔楔被进一步降温，50 Ma之后岩浆活动向西迁移~80 km，至44 Ma之后岛弧发育成熟。