近日，国际知名地学期刊《Journal of Metamorphic Geology》以“Probing intra‐oceanic subduction infancy in ancient orogenic belts: Example from Chinese South Tianshan”为题，在线发表海洋地质国家重点实验室高丽敏博士与合作者的研究成果。该研究以中亚造山带南天山增生杂岩中榆树沟蛇绿质高温变质岩（YHTM）为研究对象，综合岩石学、地球化学、矿物学、年代学和热力学模型等多学科方法，揭示了中亚造山带南缘变质底板的存在，恢复了南天山洋长期演变过程中重要的构造转换节点，为古老造山带俯冲起始过程提供了新的天然案例。
大洋岩石圈板块的开启-扩张-消亡-闭合构成了其完整的“生命历程”，俯冲起始是板块构造体系运行和转换的关键环节。局部板片向地幔开始沉降的过程称为俯冲起始（subduction initiation），当前研究板块俯冲起始的代表性岩石学记录，一者来自西太平洋构造域的伊豆-小笠原-马里亚纳（IBM）弧前岩浆序列，另一则是新特提斯构造域阿曼蛇绿岩中未变质超基性岩底部的变质底板（metamorphic soles）。中亚造山带（CAOB），以多洋盆-多俯冲带-多向汇聚复式增生作用为最核心的造山机制，但此前却鲜见关于俯冲起始的代表性岩石学记录（如IBM弧前岩浆序列、变质底板等）的报道。
图1 俯冲起始与变质底板示意图
该研究发现，YHTM以基性麻粒岩为主，显示OIB和MORB特征，几乎未受到俯冲相关熔/流体交代的影响。热力学模拟和U-Pb年代学共同揭示，YHTM在~392 Ma经历了麻粒岩相变质作用（850-940°C，0.92-1.02 GPa），晚泥盆世和石炭纪变质年龄可能与锆石蚀变或后期热事件有关。
结合区域P-T-t、蛇绿岩、A型花岗岩、Ar-Ar年龄以及中-基性弧岩浆等年代学数据，该研究认为YHTM很可能代表南天山洋洋内俯冲起始相关的变质底板残留，从而提出了一个诱发的、疑似向北的洋内俯冲起始模型：南天山洋洋内俯冲起始发生在中泥盆世早期，沿海山或洋底高原的先存薄弱带发育。异常高的地热梯度由地幔上涌引发，进一步促进了OIB型变质底板的形成。随着南天山洋的闭合，变质底板最终就位于南天山增生杂岩北缘。
图2 区域P-T-t、蛇绿岩、A型花岗岩、变形事件以及中-基性弧岩浆等年代学数据汇总
论文第一作者为我室高丽敏博士，通讯作者为中国科学院新疆生态与地理研究所肖文交研究员和谭舟副研究员。该项研究得到国家自然科学基金（41888101，41822204）、新疆维吾尔自治区科技重大专项（2021A03001）、国家重点研发计划（2017YFC0601206）、中国科学院“西部之光”（2017-XBQNXZ-B-013，2018-XBYJRC-003）、中巴地球科学联合项目中心（131551KYSB20200021）等项目的资助。
论文链接：http://doi.org/10.1111/jmg.12793