东台湾蛇绿岩的起源与南海俯冲的起始

台湾岛地处欧亚板块－南海海洋岩石圈与菲律宾海板块聚合交界，是当今活跃的斜向弧陆碰撞造山带（图1）。台湾东部海岸山脉为北吕宋海槽弧前盆地与北吕宋火山岛弧向西碰撞加附至中央山脉增生楔的地质单元。

图1 台湾大地构造图及海岸山脉构造地层图

其中，海岸山脉中段至南段弧前层序西侧出露含有大量外来岩块的利吉混杂岩。这些外来岩块内有一部分为蛇绿岩质岩块，被称为“东台湾蛇绿岩”（East Taiwan Ophiolite, ETO），包含蛇纹石化橄榄岩、蛇纹岩、异剥钙榴岩、辉长岩、辉绿岩、斜长花岗岩、玻璃质枕状玄武岩及红色页岩等。这些岩块一直被认为是来自某个海洋岩石圈。

图2 东台湾蛇绿岩质岩块出露位置及采样地点

虽然ETO自七零年代起即有野外地质调查、矿物学、岩石学及初步的地球化学研究，但由于年龄、岩浆成因及来源未有定论，加上学界一直以来在利吉混杂岩的成因解释上充斥着各种构造模型，并惯于使用利吉混杂岩的模型来推测ETO的成因与来源（图3），导致四十年来对ETO争议不断。

图3 利吉混杂岩模型。俯冲杂岩模型（Subduction model）及倾泻岩模型（Olistostrome model）认为东台湾蛇绿岩来自下板块南海海洋地壳。碰撞模型（Collision model）认为东台湾蛇绿岩为SSZ型蛇绿岩，来自弧前盆地基底或花东海盆

中国科学院海洋研究所孙卫东课题组林秋婷博士针对这ETO进行研究，并与周边海洋岩石圈的年龄及属性进行海陆对比。该研究有以下几项重要发现：

(1) ETO定年结果为15-16 Ma之间，接近南海扩张后期，并与台湾东侧的花东海盆（125 Ma）及西菲律宾海（45-50 Ma）及北吕宋火山岛弧已知最老铀-铅及氩-氩年龄（< 9.2 Ma）有着明显的差异（图4）。

图4 辉长岩及斜长花岗岩锆石铀-铅定年及周边海洋地壳定年结果

(2) ETO中的玻璃质玄武岩虽相对典型洋中脊玄武岩（MORB），为更亏损但亏损程度又不及弧前玄武岩，因此被认为更接近弧后盆地玄武岩（BABB）的特征（图5）；此外，同位素特征与南海海洋地壳具有强烈的亲缘性（图6）。

图5 ETO玻璃质玄武岩、南海IODP349航次玄武岩、马里亚纳海沟弧前玄武岩及岛弧安山岩的微量元素对比

图6 ETO玻璃质玄武岩、南海IODP349航次玄武岩、花东海盆及西菲律宾海玄武岩铅同位素对比

 (3) ETO玻璃质玄武岩的就位可能与南海俯冲起始事件有关，作者认为只有在转型断层直接转化为海沟的时期，才可能将未历经变质的下板块玻璃质玄武岩保留在接近弧前的位置（图7）。

图7 东台湾蛇绿岩可能的就位模式与南海俯冲起始事件有关

(4)东台湾蛇绿岩是包含来自上、下板块物质的复合型蛇绿岩，并非来自单一海洋岩石圈的物质。在未来的研究中尤其在讨论各类岩类的就位时须特别注意此点。

以上研究成果发表在国际地学期刊Geochemistry, Geophysics, Geosystems上。第一及通讯作者为中国科学院海洋研究所孙卫东研究员课题组林秋婷博士。该研究得到了国家自然科学基金91328204、国家重点研发计划2016YFC0600408、中国科学院先导专项XDB18020000等联合资助。

论文信息：

Lin, C.‐T., Harris, R., Sun, W.‐D., & Zhang, G.‐L., 2019. Geochemical and geochronological constraints on the origin and emplacement of the East Taiwan Ophiolite. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 20.

论文链接：

https://doi.org/10.1029/2018GC007902

文章来源：燕山期重大地质事件微信公众号