近日，我所海底岩石与岩石圈动力学团队在西太平洋岛弧岩浆作用与洋内弧演化研究中取得系列进展。

位于太平洋板块与菲律宾海板块之间的伊豆-小笠原-马里亚纳（IBM）俯冲带作为西太平洋新生代巨型沟-弧-盆系统的重要组成，是板块构造理论建立和发展的重要场所。九州-帕劳脊（KPR）曾是古IBM弧的重要组成部分，起源于太平洋板块的“俯冲起始”运动，在约30 Ma因四国-帕里西维拉海盆的扩张发育而逐步与主弧发生裂离，成为菲律宾海板块内一条重要的残余弧脊。作为见证俯冲起始、岩浆弧演化及弧后初始扩张全过程的关键地质载体，九州-帕劳脊保留了自52——25 Ma IBM早期演化的构造-岩浆活动记录，其岩浆产物对于理解俯冲带岩浆弧建造及跨圈层物质循环等地质过程具有重要意义。然而，以往研究多集中于九州-帕劳脊的中北部，其南部的岩浆活动特征、地幔源区性质及其在弧裂解过程中的岩浆响应尚不明确，这制约了我们对该区域地质演化历史的全面认识。

针对上述问题，研究团队综合利用国际大洋钻探计划、中-德联合航次、海洋一所和海洋二所执行的西太平洋专项等地质地球物理调查航次中所获取的九州-帕劳脊南段基底岩石样品，系统开展了年代学、岩石学和地球化学分析研究，获得了以下关键认识：九州-帕劳脊南段熔岩的地幔源区具有显著的不均一性，暗示了九州-帕劳脊弧下地幔经历了复杂的地质过程；与九州-帕劳脊北段相比，九州-帕劳脊南段熔岩中来自俯冲板片输入物质的贡献信号显著减弱（图1），显示出与婴儿期IBM弧岩浆相似的地球化学特征。并且，本研究创新性地提出了九州-帕劳脊演化的概念模型（图2），指出菲律宾海板块自身运动学特征（如板块旋转）与区域伸展应力共同控制了古IBM弧的裂解过程，伸展背景下弧下软流圈物质的被动上涌可能阻碍了俯冲组分对九州-帕劳脊弧下地幔的持续改造，进而中断了九州-帕劳脊向成熟岛弧的演化进程。该研究以岩石地球化学视角，系统揭示了九州-帕劳脊南、北段在岛弧初始裂谷向弧后扩张的过渡阶段所表现出的差异性岩浆作用，并为“九州-帕劳脊是不成熟的洋内弧” 的基底属性提供了坚实的、直接地球化学证据。

本研究成果形成的论文“Petrogenesis of lavas from the southern Kyushu-Palau Ridge, Philippine Sea Plate: Implications for the arc rifting of the proto-Izu-Bonin-Mariana Arc”在线发表于海洋科学知名期刊《Deep-Sea Research Part I》上。论文第一作者为我所与河海大学联合培养的博士研究生刘振轩，通讯作者为鄢全树研究员，合作者包括石学法研究员、杨刚正高级工程师和刘焱光研究员。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金及山东省泰山学者特聘专家项目等联合资助。

西太平洋汇聚边缘的构造演化一直是我所海底岩石与岩石圈动力学团队的重点研究方向之一。同期，研究团队在菲律宾海板块另一关键构造单元——雅浦海沟-岛弧系统的研究也取得了新进展。该研究首次系统分析了雅浦弧南段出露多种岩石类型的岩石化学数据及其成因关系，揭示了卡罗琳海底高原俯冲阻塞背景下独特的岛弧岩浆过程与地质演化。相关成果以“Petrogenesis of igneous rocks from the Yap Arc, west Pacific: implications for its tectonic evolution”为题发表在了《Deep-Sea Research Part I》期刊上。

相关成果链接：

https://doi.org/10.1016/j.dsr.2025.104646

https://doi.org/10.1016/j.dsr.2025.104577

图1 九州-帕劳脊熔岩与IBM典型弧岩浆的俯冲组分输入特征

图2 九州-帕劳脊与古IBM弧的地质演化模式图