大陸的形成和演化是地球科學(xué)研究中廣泛關(guān)注的前沿科學(xué)問題之一。大陸地殼總體上具有安山質(zhì)到英安質(zhì)地球化學(xué)成分特征，與洋內(nèi)弧中大洋俯沖作用形成的巖漿巖具有相似的微量元素地球化學(xué)特征（如富集大離子親石元素和虧損高場強(qiáng)元素），眾多學(xué)者認(rèn)為大陸地殼的形成與洋內(nèi)弧環(huán)境下的大洋俯沖作用相關(guān)。但是，洋內(nèi)弧中來源于地幔的巖漿巖為玄武質(zhì)，而非安山巖和英安巖。這種顯著差異被稱為“地殼成分悖論”（crust compositional paradox）。因此，如果大陸地殼形成于洋內(nèi)弧，這就需要其它地質(zhì)過程使得洋內(nèi)弧地殼從玄武質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榘采?英安質(zhì)，也就是新生的洋內(nèi)弧巖漿如何演化為成熟的大陸。目前已經(jīng)有多種假說來解釋“地殼成分悖論”，包括洋內(nèi)弧地殼拆沉、俯沖洋殼的分層作用，以及古老地殼物質(zhì)的加入等。
　　針對這一問題，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員唐功建、王強(qiáng)、但衛(wèi)與澳大利亞悉尼大學(xué)的學(xué)者合作，選擇了中亞造山帶準(zhǔn)噶爾洋內(nèi)弧為研究對象。準(zhǔn)噶爾巖漿巖地球化學(xué)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示在300 Ma的時(shí)候從典型的洋內(nèi)弧地殼轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓拇箨懙貧?。?zhǔn)噶爾所有巖漿巖均具有虧損的鋯石Hf同位素特征，但是300 Ma之前和之后的巖漿巖具有明顯不同的鋯石O和全巖B同位素組成。300 Ma之前的巖漿巖具有低的鋯石O同位素特征和高的δ11B值，因此這些巖漿巖主要來源于虧損的軟流圈地幔楔，指示準(zhǔn)噶爾地殼的生長發(fā)生在300 Ma之前。300 Ma之后的巖漿巖雖然也具有虧損地幔特征的Hf同位素組成，但是這些巖石具有非常高的鋯石O和低的全巖δ11B值，與成熟大陸地殼同位素組成相一致。同時(shí)早二疊世花崗巖中的部分鋯石核的年齡為晚石炭世，這些鋯石核具有地幔特征的O同位素組成，與石炭紀(jì)巖漿巖相一致。因此，這些300 Ma之后的巖漿巖主要形成于準(zhǔn)噶爾石炭紀(jì)洋內(nèi)弧地殼風(fēng)化的火山沉積物的熔融。元素和同位素計(jì)算顯示對于這些300 Ma之后的巖漿巖其源區(qū)含有大于50%的火山沉積物。
　　研究結(jié)果顯示準(zhǔn)噶爾從玄武質(zhì)洋內(nèi)弧地殼轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓拇箨懙貧ぶ饕c島弧地殼自身的化學(xué)風(fēng)化以及隨后風(fēng)化產(chǎn)物的熔融作用相關(guān)。同時(shí)該研究也提出了洋內(nèi)弧地殼自身的化學(xué)風(fēng)化和地殼循環(huán)作用可以導(dǎo)致其地殼成熟。
　　研究成果發(fā)表于Earth and Planetary Science Letters。
　　論文信息：Tang, G.-J., Wang, Q., Wyman, D. A. & Dan, W. (2019). Crustal maturation through chemical weathering and crustal recycling revealed by Hf–O–B isotopes. Earth and Planetary Science Letters 524, 115709.
　　 
　　圖1：準(zhǔn)噶爾巖漿巖地球化學(xué)成分特征，300 Ma之前的巖漿巖具有低的SiO2, K2O，Rb和高M(jìn)gO含量，與洋內(nèi)弧地殼成分相一致。300 Ma之后的巖漿巖具有高的SiO2, K2O，Rb和低MgO含量，與大陸地殼的上地殼成分特征相吻合。因此，準(zhǔn)噶爾洋在300 Ma時(shí)從典型的洋內(nèi)弧地殼轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓拇箨懙貧ぁ?br/>　　 
　　圖2：準(zhǔn)噶爾巖漿巖Hf-O-B同位素組成
　　 
　　圖3：準(zhǔn)噶爾地殼生長與成熟示意圖