特提斯地幔域DUPAL异常成因及地球动力学意义

作     者：刘希军 许继峰 肖文交 刘鹏德 Liu X;Xu J;Xiao W;Liu P

作者机构：桂林理工大学地球科学学院广西隐伏金属矿产勘查重点实验室有色金属矿产勘查与资源高效利用省部共建协同创新中心桂林541004 中国地质大学地球科学与资源学院北京100083 中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室干旱区生态安全与可持续发展重点实验室乌鲁木齐830011 

出 版 物：《中国科学：地球科学》 (Scientia Sinica(Terrae))

年 卷 期：2023年第53卷第12期

页      面：2750-2766页

核心收录：

学科分类：070904[理学-构造地质学] 0709[理学-地质学] 07[理学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(批准号:92055208) 广西科技创新基地建设类项目(编号:桂科ZY21195031) 广西八桂学者项目(2018) 2022新疆“天池英才”特聘专家项目 广西关键矿产资源深部勘查人才小高地项目资助 

主　　题：特提斯地幔域 DUPAL异常 LLSVP 蛇绿岩 地球动力学 

摘      要：地幔化学组成不均一性揭示了在空间尺度上位于南半球的印度洋-南大西洋地幔和北半球的太平洋-北大西洋地幔Pb同位素组成呈现规律性的差异,这一大规模的南半球地幔同位素差异被称为DUPAL异常,但其成因存在争议.通过系统总结特提斯地幔域Nd-Pb同位素演化特征,从时间尺度上揭示了特提斯地幔域自早古生代以来长期具有DUPAL异常,即地幔长时间的高Th/U演化特征.对比泛太平洋地幔域(古亚洲洋、古太平洋和现代太平洋)的Nd-Pb同位素组成,揭示了地球早期的壳-幔分异过程造成了地幔具有低Th/U特征而地壳具有高Th/U特征,因此地幔开始时具有统一的低Th/U特征,这一特征被整个泛太平洋地幔域继承.然而特提斯域大陆碰撞型的板块构造机制改造了其地幔特征,从而形成了特提斯地幔域长时间大规模的DUPAL异常,即特提斯洋域在洋盆打开和俯冲消减过程中,冈瓦纳大陆的裂解和频繁的陆-陆碰撞过程,造成了特提斯域长期且广泛的壳-幔相互作用和高Th/U特征的壳源物质不断加入而改造了地幔,这一过程不仅形成了独特的特提斯地幔域DUPAL异常,而且形成了以大陆碰撞型为主的特提斯构造域.另外,原、古特提斯地幔呈现极高DUPAL异常揭示了LLSVP(大型剪切波低速省)深部物质上涌的地幔柱作用对特提斯域地幔的影响,这一作用可能主要发生在特提斯域演化早期超大陆裂解和原、古特提斯洋扩张过程中.因此,地幔域属性与构造域板块构造机制存在内在的耦合成因联系,为理解特提斯域板块构造和地球动力学机制提供了重要的启示.