華南右江盆地巖石圈地幔水化及減薄機制獲揭示

中國科學院廣州地球化學研究所同合作者，在國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助下，研究構建了近地表至軟流圈頂部的可靠巖石圈電阻率結構，并揭示了華南右江盆地巖石圈地幔水化及減薄機制。相關成果發表于《地球物理研究雜志：固體地球》（Journal of Geophysical Research：Solid Earth）。

水通過改變地幔巖石物理和化學性質，深刻影響大陸巖石圈的構造演化和地球動力學過程，同時還在地質資源和災害形成中扮演重要角色。由于地球內部的不可入性及深部樣品的稀缺性，目前我們對地幔的實際含水量分布仍所知甚少。

由于地幔主要礦物的電阻率對水的存在和含量變化非常敏感，利用大地電磁（MT）等電磁感應測深方法獲取的地幔電阻率信息可以為約束其含水量空間分布提供關鍵約束。在過去，研究者們在利用觀測電阻率約束上地幔含水量時通常僅考慮單一橄欖石礦物，而忽略了其他NAMs礦物（如輝石、石榴石）及含水礦物（如金云母）對電阻率的影響，因而嚴重制約了估算結果的準確度。

針對上述科學問題，中國科學院廣州地球化學研究所博士后楊振，在該所副研究員李鑫和研究員鄧陽凡的指導下，聯合重慶大學、中國科學院地質與地球物理研究所及哈佛大學的合作者，利用一條長約600千米、南北向橫穿華南大陸西南部的MT觀測剖面，構建了近地表至軟流圈頂部的可靠巖石圈電阻率結構，并進一步結合研究區內其他地球物理、巖石學觀測信息及不同地幔礦物電阻率實驗室測量數據，對巖石圈地幔的含水量進行了定量化研究。

研究發現，右江盆地的高電阻率巖石圈整體較薄（～100千米），且被一系列與地表大型斷裂帶重合的局部低阻異常所分割，其巖石圈地幔的含水量在～55千米深度處達到最大值（～200ppm），并隨深度增大而逐漸降低。上述含水量估值與前人通過天然地幔包體測量得到估算結果大致吻合。

此外，揚子克拉通巖石圈的電性結構與右江盆地截然不同，整體上表現為一個巨厚的，高電阻率異常體，其最大含水量不超過40ppm，代表了一個幾乎干燥的、未經顯著改造的克拉通巖石圈；結合區域構造背景信息，研究人員推測右江盆地巖石圈地幔的高含水量可能與周緣俯沖板片的長期脫水及交代作用有關。

上述過程不僅控制了華南大陸的巖石圈結構及組分演化，同時可能與右江盆地內大型金屬礦床的形成密切相關。

相關論文信息：https://doi.org/10.1029/2024JB029650