安山岩作为大陆地壳的典型岩石,其成因长期是岩浆作用与板块构造研究的核心。长期以来,学界普遍认为其形成与俯冲带地幔熔融、壳幔混合或玄武质岩浆结晶分异密切相关 (Coats, 1962; Defant and Drummond, 1990;Kushiro, 1974;Burns and de Silva, 2023)。
近期,合肥工业大学汪方跃研究员团队在国际岩石学权威期刊《Lithos》发表一项新成果。他们在中国东南部浙江省沿海地区发现的一套低 Mg 安山岩(图1,2)(SiO2= 54–65 wt%;Mg# < 30),展现出完全不同于常规安山岩的地球化学指纹:(如富钾,Nb/U= 5.7-7.0, 富集的 Sr–Nd 同位素组成(87Sr/86Sr(i) = 0.7104-0.7106; eNd(t) = 10.7-10.2)(图3)。这套安山岩地球化学特征与地幔来源安山岩差异显著,却与古元古代下地壳变质沉积岩高度吻合。综合研究认为,这套低镁安山岩为古元古代下地壳变质沉积物直接部分熔融形成,无需地幔岩浆贡献,这为俯冲带地壳再造与安山岩成因提供了新的范式。

研究样品位于浙江宁波北峰地区,其出露面积约 8 km2,由粗安岩(低镁安山岩) 与辉绿岩脉共生。锆石 U-Pb 定年结果显示,两类岩石形成年龄在误差范围内一致:粗安岩为131.6±1.4 Ma,辉绿岩132.6±1.7 Ma,同属早白垩世,为同期岩浆作用产物。

图1. 中国东南部(华南东部)地质简图;图2. 野外岩石特征。

图3. (a) 北峰粗安岩与辉绿岩的初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 比值对 εNd (t) 图解;(b) 北峰粗安岩与辉绿岩的 Mg# 对 SiO₂图解;(c) 北峰粗安岩与辉绿岩的 εNd (t) 对 La/Nb 图解;(d) 北峰粗安岩与辉绿岩的 Ba/Rb 对 Rb/Sr 图解。
综合岩石学、地球化学与年代学证据,团队提出全新低镁安山岩成因模型(图4):
- 约 130 Ma,古太平洋板块俯冲倾角变陡,引发中国东南沿海岩石圈减薄、软流圈上涌;
- 软流圈减压熔融形成玄武质熔体,其热量触发上覆古元古代下地壳变质沉积物部分熔融,产生长英质岩浆,直接结晶形成纯壳源型低镁粗安岩;
- 残余幔源玄武质岩浆上升过程中与壳源岩浆混合,形成壳幔混合型辉绿岩脉。

图4. 浙江地区早白垩世地球动力学背景及岩石成因模型图。
该成果明确证实,下地壳熔融可以作为独立端元直接生成安山岩。该研究丰富了俯冲带安山岩成因认知,也为中国东部沿海中生代岩浆作用、地壳增生与地球动力学演化,提供了全新的岩石学与同位素数据支撑。
本研究由国家自然科学基金(基金批准号:No 42430811、42273065、42273061)等资助。相关成果以合肥工业大学汪方跃为第一作者,发表于国际岩石学知名期刊《Lithos》。
论文详见:
Wang, F., Oppong, O., Guo, Y., Yan, H., Akhtar, S., 2026. Formation of low-Mg andesitic rocks and the geodynamic for subduction: A case from coexisting early cretaceous trachyandesites and mafic dykes in the coastal area of Zhejiang Province, SE China. Lithos 532-533, 108510. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2026.108510
