近日，国际地学权威学术期刊《Geological Journal》发表了题为“Geochemical comparison between oceanic and continental arc volcanic rocks: Insights to arc magmatism”的研究成果。此项成果由中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室陈龙副教授、硕士研究生冯开心、李东永博士、李三忠教授、中科院海洋所邓江洪副研究员以及都柏林大学Ian Somerville教授合作完成。

研究人员很早就注意到大陆弧和大洋弧火山岩之间的成分差异，但直至今日，我们对它们的理解仍不完全。本研究对全球大陆弧和大洋弧火山岩进行了包括主要元素、微量元素和Sr-Nd-Pb同位素组成在内的综合地球化学比较分析。结果发现，单个大洋弧火山岩的平均岩石化学组成为玄武质到玄武安山质，除了来自小安的列斯群岛弧的火山岩，它的平均岩石化学组成为安山质，与来自单个大陆弧的火山岩的总体组成相似（图1）。

图1单个大陆弧和大洋弧火山岩的SiO₂含量分布直方图。每个图表中的短粗黑线表示每个弧的SiO₂含量中值，而长粗红线和蓝线分别表示全球大陆弧和大洋弧的SiO₂含量中值。 

平均大陆弧火山岩、平均小安的列斯岛弧火山岩和平均大洋弧火山岩的组成在许多方面都有所不同，涵盖了从玄武岩到流纹岩的全部成分范围，并反映在主要元素、微量元素和Sr-Nd-Pb同位素组成中（图2）。

图2大陆弧、大洋弧和小安的列斯弧火山岩的Sr、Nd和Pb同位素组成相关性图解。 

定性地球化学分析和定量地球化学模拟表明，镁铁质弧火山岩的成分差异可以通过幔楔橄榄岩和俯冲板片来源地壳组分之间的差异混合来解释。具体来说，板块来源熔体-橄榄岩源区混合主导了大陆弧和小安的列斯群岛弧镁铁质火山岩的大部分岩石化学特征，尤其是Sr-Nd-Pb同位素。相反，在大洋弧镁铁质火山岩的成因过程中，板片来源熔体与地幔楔橄榄岩源区混合的贡献较小，占主导地位的则是板片来源流体-橄榄岩的源区混合。岩浆演化过程，如分离结晶和同化混染作用，可能进一步改变弧火山岩的岩石化学组成，特别是长英质岩石的地球化学组成，但这不是导致大洋弧和大陆弧火山岩系统成分差异的主导因素（图3）。

图3 基于Sr-Nd-Pb同位素组成的源区混合定量模拟结果展示图。

Chen, L*., Feng, K., Deng, J., Li, D., Li, S., & Somerville, I. Geochemical comparison between oceanic and continental arc volcanic rocks: Insights to arc magmatism. Geological Journal.  

文章链接：https://doi.org/10.1002/gj.4847