增生楔是板塊俯沖匯聚的產(chǎn)物，完整記錄了板塊俯沖構(gòu)造演化過程。臺(tái)灣是目前世界上最活躍的造山帶之一，臺(tái)灣南端的恒春半島增生楔(圖1)出露有大量玄武質(zhì)巖塊, 巖石類型包括玄武巖、輝長巖、輝綠巖、斜長角閃巖及玄武安山巖等(圖2)，這些巖塊是南海向花東-菲律賓板塊俯沖過程中刮積的洋殼殘片，是研究南海及花東-菲律賓海巖漿演化和地幔性質(zhì)的絕佳素材。

中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所邊緣海與大洋地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室田陟賢博士后、閆義研究員及其合作者等針對恒春半島出露的增積玄武質(zhì)巖石開展了系統(tǒng)的巖石學(xué)、地球化學(xué)及同位素地質(zhì)年代學(xué)研究, 厘清了增積玄武質(zhì)巖石構(gòu)造屬性和來源，提出了臺(tái)灣造山帶構(gòu)造-沉積演化模型。

圖1 臺(tái)灣造山帶及其臨區(qū)構(gòu)造-地形圖(a); 北馬尼拉海溝弧-陸碰撞、歐亞板塊與花東-菲律賓海板塊會(huì)聚之立體示意圖(b)。

圖2 臺(tái)灣恒春半島地質(zhì)簡圖及采樣位置(a); 恒春半島典型露頭: 牡丹組復(fù)理式沉積(b); 墾丁公園的巖漿巖礫石露頭(c);棱角狀玄武巖(尖山地區(qū)) (d); 墾丁公園大型輝長巖塊露頭(e); 石門地區(qū)大型枕狀玄武巖塊(f)。

地球化學(xué)分析顯示，這些巖石具有顯著的地球化學(xué)多樣性, 識(shí)別出N-MORB、E-MORB和OIB三種類型。同位素地質(zhì)年代學(xué)、Hf-Nd同位素結(jié)果顯示:

(1) N-MORB型巖石占基性巖塊的多數(shù), 鋯石SIMS U-Pb年代學(xué)給出22.86 ± 0.32 Ma和24.2 ± 1.1 Ma, 是由虧損地幔部分熔融形成的南海洋殼的碎片;

(2) OIB親緣性的堿性玄武巖與南海海山玄武巖具有地球化學(xué)相似性, 是剪切破碎并加積進(jìn)入增生楔的南海海山殘片。Nd-Hf同位素特征表明其源區(qū)至少包括EM Ⅱ, HIMU和DMM三種地幔端元, 可能由與EM Ⅱ端元有關(guān)的海南地幔柱攜帶再循環(huán)洋殼成分交代DMM源區(qū)形成;

(3) E-MORB型玄武巖與呂宋島弧弧前基底(花東海盆)玄武巖具有一致的早白堊世年齡(40Ar/39Ar年齡135.0 ± 5.6 Ma)、相似的巖石類型和地球化學(xué)特征, 并且都具有顯著的IMM (印度洋MORB地幔)型Hf-Nd同位素特征, 表明它們是呂宋弧前基底在俯沖消減過程中進(jìn)入增生楔的碎片。