中科院广州地化所揭示南海形成动力机制

南海形成演化是新生代东亚大陆边缘最为重要的构造事件之一。然而，南海形成的动力学机制一直存在争议，其中海南地幔柱被认为对南海的形成起到重要贡献。

为了有效限制南海形成与海南地幔柱之间的成因关系，中国科学院广州地球化学研究所边缘海与大洋地质实验室博士余梦明和研究员闫义对南海残留洋中脊中中新世MORB洋壳和黄岩岛链晚中新世OIB型海山玄武岩进行了地球化学分析，确定南海洋中脊与海南地幔柱之间存在相互作用。南海洋壳不相容元素与同位素同步富集特征指示南海中中新世海底扩张过程中存在富集地幔（海南地幔柱）的加入。南海晚中新世海山玄武岩略微亏损的不相容元素和同位素组成记录了亏损MORB地幔对地幔柱物质的稀释作用。南海东部次海盆和西南次海盆中中新世MORB之间具有较强的地球化学组成差异，反映其地幔源区存在成分不均一性。地幔柱物质在输送过程中经历不同程度的熔体抽取，不相容元素亏损的海南地幔柱物质不同比例地输入到洋中脊，造成南海中中新世MORB地球化学特征差异。

为了进一步识别华南陆缘张裂和南海早期海底扩张阶段是否存在海南地幔柱的贡献，闫义团队对保存于台湾恒春半岛垦丁混杂岩的晚渐新世火成岩砾石开展了年代学和地球化学分析，发现垦丁混杂岩火成岩砾石主要来自俯冲的晚渐新世南海洋壳，其地球化学特征类似于弧后盆地玄武岩，说明南海晚渐新世海底扩张与海南地幔柱无关。华南大陆边缘裂陷盆地古新世-始新世OIB型火山岩不是海南地幔柱的岩浆产物。

以上成果发表在4月份的Geophysical Research Letters上。

图1 a南海大地构造背景; b台湾恒春半岛地质; c 垦丁混杂岩晚渐新世火成岩砾石

图2 南海中新世MORB和OIB记录洋中脊-地幔柱相互作用，而晚渐新世似弧后盆地玄武岩（BABB）的垦丁混杂岩基性火成岩砾石不支持存在洋中脊-地幔柱相互作用

图3 同位素数据记录南海中新世MORB和OIB在晚渐新世MORB基础上发生洋中脊-地幔柱物质混合作用