南大西洋位于南美洲与非洲之间，由西冈瓦纳大陆裂解形成，是处于威尔逊旋回中成熟阶段的洋盆。南大西洋洋中脊远离俯冲带，通常认为其较少受到俯冲作用的影响。然而，近年来国内外研究人员在洋中脊玄武岩中识别出了俯冲组分改造后的地幔，并进一步提出了环太平洋的“俯冲盾”(subduction shield)模型。该模型中，大西洋洋中脊中部(33°N–34°S) 不同于其他位于俯冲盾之外的区域，属于未受俯冲改造的地幔(subduction-unmodified mantle)，但其原因并未得到解释；同时，另有研究表明该区域地幔受到了俯冲作用的影响。因此，大西洋中部是否存在俯冲作用的影响尚不明确。 

　　针对上述问题，中科院海洋所海洋地质与环境重点实验室曾志刚研究团队，选取南大西洋洋中脊18–21°S的玄武岩样品，测试了全岩主、微量元素及Nd-Hf同位素组成，探讨了微量元素异常及其来源。研究发现，样品属于N-MORB，但均在微量元素蛛网图中显示出U、Pb的正异常（图1），并且其Ce/Pb、Nb/U比值明显低于MORB正常值（图2a），流体活动性元素与非流体活动性元素的比值（Ba/Nb、Ba/Th、Rb/La、Rb/Nb等）也与N-MORB明显不同。这指示研究区地幔中存在富集流体活动性元素的组分，而陆壳物质、再循环沉积物、地幔柱物质的加入和俯冲过程的影响都是造成这一现象的可能因素。 

　　样品在εNd值有限的变化范围内，Nb/U比值剧烈变化，且并未展示出与εNd值的明显相关性（图2b），这排除了陆壳物质以及地幔柱物质的影响。εNd值与εHf值的相关图也显示源区中并不存在可识别的次大陆岩石圈地幔组分（图2c）。二端元模拟的结果也不支持俯冲沉积物是观察到的微量元素异常的来源。因此，认为这些微量元素异常代表了俯冲信号，体现了俯冲流体的影响（图2d）；结合与俯冲带的相对位置，源区中存在俯冲改造后的地幔物质似乎是更合理的解释，而非俯冲作用的直接影响。 

　　上述研究成果发表在地学期刊Journal of Marine Science and Engineering上，论文第一作者为中科院海洋所冀天潇博士，通讯作者是曾志刚研究员，本研究得到了国家自然科学基金、中国科学院先导专项等项目联合支持。 

　　论文信息： 

　　Ji T, Zeng Z. Trace Element Evidence of Subduction-Modified Mantle Material in South Mid-Atlantic Ridge 18–21°S Upper Mantle. Journal of Marine Science and Engineering, 2023, 11(2):441. https://doi.org/10.3390/jmse11020441.  

图1 南大西洋洋中脊18–21°S玄武岩微量元素蛛网图 

图2 微量元素与同位素相关图