洋岛玄武岩（OIB）型岩浆通常形成于板内环境，具有铌（Nb）、钽(Ta)等高场强元素相对富集的特征，而俯冲带岩浆通常亏损这些元素。因此，俯冲带中OIB型岩浆的出现，意味着其地幔源区和熔融过程具有特殊性。已有研究多将这类特殊岩浆的成因与俯冲带内的交代地幔或深部软流圈地幔中富集组分的参与联系起来，但是新生代实例表明，远程地幔柱与俯冲带相互作用也可以改变俯冲带岩浆组成。然而，在古老汇聚体系中，如何区分俯冲带自身富集组分与外来富集组分输入，并确定促使这些物质熔融及参与弧岩浆作用的动力学机制，仍是需要解决的科学问题。

    针对上述科学问题，中国科学院广州地球化学研究所余志伟博士生、但卫特任研究员、王强研究员等，与加拿大圣弗朗西斯泽维尔大学及青海省地质调查院的科研人员合作，以北羌塘治多—杂多地区早二叠世基性岩为研究对象（图1），开展了系统的地质年代学、岩石学、地球化学和大地构造学研究，取得以下几点认识：

图1 青藏高原古特提斯构造域早二叠世板内岩浆岩分布图和研究区地质简图

（1）OIB型与富Nb弧型岩浆记录了软流圈-俯冲板片的相互作用

    新获得的锆石U-Pb年龄与地球化学数据结合区域岩浆岩资料表明，岩石可以分为OIB型、富Nb弧型和正常弧型岩石三类，共同记录了~282 Ma的岩浆活动。其中，OIB型岩石表现出Nb、Ta相对富集的特征，正常弧型岩石明显亏损Nb、Ta，而富Nb弧型岩石保留弧型特征，但Nb、Ta亏损程度较弱，表现出向OIB型岩石过渡的特点。

    同位素分析显示，OIB型和富Nb弧型岩石具有亏损的Nd-Hf同位素组成，εNd(t)为+1.3～+5.7，与正常弧型岩石的富集Nd同位素组成（−7～−6）明显不同。这表明，前两类岩浆涉及一个不同于当地正常弧岩浆源区的软流圈组分。元素—同位素关系与源区混合模拟进一步支持，OIB型和富Nb弧型岩浆来自共同但不均一、含有富集组分的软流圈地幔；富Nb弧型岩浆还受到俯冲板片来源组分及当地岩石圈地幔的影响（图2）。因此，不同岩浆的共存记录了软流圈物质与俯冲体系之间的相互作用。

图2 北羌塘早二叠世基性岩的元素—同位素组成对比图

（2）岩浆岩的空间分布揭示板片撕裂控制软流圈上涌和熔融

    识别动力学机制的关键，在于解释三类岩浆为何同期出现，以及它们相对于古海沟的位置。区域地质关系显示，OIB型岩石主要分布于相对靠近古海沟的杂多地区，富Nb弧型和正常弧型岩石则主要分布于更靠内陆的治多地区（图1B）。综合空间关系、地球化学特征及已有的高地幔潜温估算，局部板片撕裂能够较好地解释上述观测。板片下方的热软流圈物质通过撕裂窗口上涌，因压力降低而发生熔融，可在靠近撕裂部位形成OIB型岩浆；上涌物质与邻近板片物质相互作用，则形成富Nb弧型岩浆。与此同时，俯冲板片对应的俯冲过程仍可维持正常弧型岩浆活动。这一机制解释了北羌塘同期不同岩浆类型的共存及其空间分布（图3）。

（3）区域对比揭示地幔柱物质跨越古特提斯洋>2000公里的远程运输

    板片撕裂解释了物质上涌和熔融的通道，而富集组分的来源还需要通过区域对比加以追踪。北羌塘泥盆纪至二叠纪的幔源岩浆记录显示，Nb/La和Nb/U的显著异常集中出现在~282 Ma，随后迅速减弱。这种短暂脉冲更支持外来富集组分的输入。

    研究将北羌塘~282 Ma的OIB型基性岩与~290—285 Ma形成的羌塘—潘伽大火成岩省进行对比，发现二者具有相似的微量元素和同位素特征。同位素混合关系支持大火成岩省类似的软流圈组分与俯冲带岩石圈地幔、俯冲板片组分发生相互作用。结合古特提斯洋内OIB型岩石的记录及地幔潜能温度估算，研究将北羌塘的富集源区与南侧羌塘—潘伽地幔柱联系起来。古地理重建表明，两者当时相隔>2000公里，意味着这一联系涉及地幔柱物质跨越古特提斯洋的长距离迁移（图3）。

    综合上述认识，研究提出，羌塘—潘伽地幔柱物质可能随大规模向北的地幔流动迁移至北羌塘，并在~282 Ma之前积聚于俯冲板片下方。随后，局部板片撕裂提供了上涌通道，触发这些物质减压熔融，并使其与俯冲组分发生相互作用。这一模型将富集组分的远程来源、局部熔融的触发机制及不同岩浆类型的形成联系起来，为识别古老汇聚体系中的地幔柱—俯冲带相互作用提供了新的地质依据。

    研究进一步提出，羌塘—潘伽地幔柱活动与大规模向北的地幔流动可能通过岩石圈热弱化和底部黏性拖曳，促进基梅里微陆块从冈瓦纳北缘裂解及随后的快速向北漂移。这为理解特提斯构造域微陆块运动的深部动力提供了合理解释。

图3  早二叠世跨古特提斯洋的地幔柱—俯冲带相互作用模式图

    相关成果近期发表于国际主流地学期刊GSA Bulletin。本项研究得到深地国家科技重大专项（2025ZD1004603、2024ZD1001103）和中国科学院战略性先导科技专项（A类，XDA0430102）资助。

论文信息：Yu, Z.-W.（余志伟）, Dan, W.* （但卫）, Murphy, J. B., Zhang, X.-Z.（张修政）, Wang, J.（王军）, Liu, M.-R.（刘懋锐）, Tang, G.-J.（唐功建）, Li, W.-F.（李五福）, Wang, B.-Z.（王秉璋）, Wang, Q.* （王强）, 2026. Early Permian mantle plume-subduction zone interaction across the >2000-km-wide Paleo-Tethys Ocean. Geological Society of America Bulletin. https://doi.org/10.1130/B39077.1