郑荣国等-GSA Bulletin：俯冲与地幔柱共同作用导致Rodinia超大陆的裂解
来源:地调局地质所
作者:郑荣国，科技处
发布时间:2023-01-03
自晚太古代以来，全球主要大陆经历了多次超大陆聚合和裂解，形成了多个超大陆旋回。Rodinia是在9亿年前后最终聚合形成的新元古代超大陆，已有研究表明，在塔里木、华南、柴达木、敦煌-阿拉善地块中保存有大量的新元古代岩浆、变质记录，这些记录被认为是这些地块参与到Rodinia超大陆旋回的直接证据，但对于上述地块在Rodinia超大陆中的具体位置，不同研究的认识并不一致。另外，关于Rodinia超大陆裂解的动力学机制，也存在有地幔柱和俯冲两种不同观点，这些研究分歧制约了我们对Rodinia超大陆裂解的认识。 中国地质科学院地质研究所郑荣国副研究员等近期在阿拉善地块中新发现了俯冲相关的新元古代镁铁质岩浆记录，针对上述问题，进一步系统归纳整理了敦煌-阿拉善地块新元古代岩浆岩的年代学和地球化学数据，对Rodinia超大陆裂解过程取得了新的认识。主要研究结果如下： （1）本次研究在狼山地区新发现了俯冲相关的新元古代辉长岩（ca. 827–819 Ma）。系统的地球化学研究工作表明，狼山新元古代辉长岩来源于俯冲带流体交代的亏损地慢楔，形成于类似于弧后盆地的构造环境。 （2）敦煌-阿拉善地块位于Rodinia超大陆的边缘位置。本次研究系统地归纳、整理、重新分析了敦煌-阿拉善地块中新元古代岩浆岩的地球地球化学数据（如图1），其中长英质岩浆岩类表现出I-、S-、A-型花岗岩组合重复出现的特征，同位素数据则显示出随时代变年轻、地幔物质对新元古代岩浆岩的贡献变大的趋势，这些证据暗示了敦煌-阿拉善地块北部边缘存在一个长期的后撤型俯冲带（ca. 930–810 Ma），并证实了敦煌-阿拉善地块位于Rodinia超大陆的边缘（图2）。
图 2 Rodinia超大陆北部重建图（ca. 820 Ma），主要显示敦煌-阿拉善地块的位置
（3）俯冲与地幔柱过程共同作用引起Rodinia超大陆的裂解。前人在敦煌-阿拉善地块中曾报道了地幔柱相关的岩浆岩类，本次研究发现敦煌-阿拉善地块边缘的后撤型俯冲带与其内部的地幔柱相关的岩浆记录（ca. 850–820 Ma）时代重合，表明在850 Ma至810 Ma期间，两者共同作用导致了Rodinia超大陆的裂解（图3）。
图3 新元古代期间(ca. 850-810 Ma)俯冲后撤与地幔共同作用导致Rodinia的地壳伸展
本次研究在阿拉善地块中新发现了俯冲相关的新元古代岩浆岩类，并系统地归纳整理了敦煌-阿拉善地块新元古代岩浆岩类相关数据，为恢复敦煌-阿拉善地块在Rodinia超大陆中的位置提供了新的证据，并以敦煌-阿拉善地块的实例进一步探讨了造成超大陆裂解的动力来源，重建了不同机制动力之间相互作用的过程。本次研究受到国家自然科学基金项目（41502214, 41888101, 41572206），中国地质调查局地质调查项目（DD20221649, DD2019004），中国地质科学院地质研究所基本科研业务费（J2017）等联合资助，相关成果发表在国际知名地学期刊GSA Bulletin，论文信息如下： Rongguo Zheng, Jinyi Li, Wenjiao Xiao, Jin Zhang, 2022, A combination of plume and subduction tectonics contributing to breakup of northern Rodinia: Constraints from the Neoproterozoic magmatism in the Dunhuang–Alxa Block, northwest China. GSA Bulletin, In production, https://doi.org/10.1130/B36416.1.
