2018年11月7日，英国杜伦大学牛耀龄教授应邀来我所开展学术交流与访问，并在地3楼二层报告厅作了题为“俯冲带成因假说的地质学验证”和“全球洋脊玄武岩的地球动力学意义：争论与进展”的学术前沿报告。报告会由万博研究员主持，百余名研究人员及学生参会并进行了热烈的交流互动。 

　　（1）俯冲带成因假说的地质学验证 

　　五十年前板块构造理论的诞生是地球科学领域的一场革命，它为理解地球如何运作构建了基本框架。俯冲带的形成是板块运动的重要驱动力，俯冲带成因是理解板块构造的关键。牛耀龄认为Stern（2004）的俯冲起始机制难以证实或证伪，而“岩石圈内横向物质组成差异导致的密度差是俯冲带形成的起因”是可以检验的假说。 

　　如果假说成立，那么被动大陆边缘或者是大洋高原边缘就是未来俯冲带形成的位置，显然还可以推论所有的岛弧的岩石圈基底都是裂解出的大陆岩石圈或大洋高原物质。因此关键就是检验现今环太平洋的俯冲带岛弧的基底物质组成。其中，俯冲带通过水的注入会导致地幔楔橄榄岩蛇纹石化诱发底辟，并将沿途的岩石圈基底物质剥露至海沟附近，未来可以通过沿海沟的拖网采样获取这些基底物质，进而加以检验。 

　　报告讨论的另一问题是俯冲带后撤的动力学意义，认为随着俯冲带的演化，俯冲板片会在重力作用下趋于垂直，进而产生俯冲带的后撤。报告进一步推论太平洋的扩张造成的东西太平洋俯冲带的后撤是导致西太平洋大量弧后盆地形成、大西洋的被动拉张以及南美大陆漂移的关键因素。 

　　（2）全球洋脊玄武岩的地球动力学意义：争论与进展 

　　大洋中脊是板块构造的重要组成部分，对洋脊的岩浆作用的研究有助于我们理解大洋地幔及洋壳的形成与演化。Kelin and Langmuir（1987）提出全球范围的MORB化学组成与洋脊水深相关，随着洋脊水深变浅，洋脊玄武岩Fe₈升高而Na₈降低（将FeO或Na₂O校正到MgO=8wt%以消除结晶分异的影响），并将此归因于地幔潜能温度的变化（Tp=250 K）。该观点被科学家们普遍接受。 

　　牛耀龄通过研究发现，Fe₈并没有与地幔的橄榄石达到平衡，而是显示了更演化的特征，无法给出地幔的信息。因此他提出：（1）MORB熔体校正到Mg#=0.72，这时的熔体才可以反映地幔过程；（2）大洋中脊扩张速率(Niu and Hekinian, 1997)，地幔源区的性质(Niu, 2016; Niu and O’Hara, 2008)是MORB组成的主控因素。 

　　【报告人简介】

　　牛耀龄，英国杜伦大学地球科学系教授，中国地质大学(北京)科研教授。主要从事岩石学、地球化学、地幔动力学和全球构造研究。他从大洋岩石入手，系统研究了多个构造背景下各类岩石的成因，对涉及全球构造与地球动力学的一系列关键科学问题做出了杰出贡献。在Nature、Science等重要刊物发表SCI论文200余篇，WOS总引13000余次（H-index为64），入选为2017（2018）年全球高被引科学家。2006年当选美国地质学会会士，2008年当选英国地质学会会士。曾任国际地球化学学会理事（2006-2009）、国际地科联固体地球组成和演化委员会主席（2004-2008）等职。　　  

　　【延伸阅读】

1. Klein E M, Langmuir C H. Global correlations of ocean ridge basalt chemistry with axial depth and crustal thickness[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 1987, 92(B8): 8089-8115.（原文链接） 
2. Niu Y, Hekinian R. Spreading-rate dependence of the extent of mantle melting beneath ocean ridges[J]. Nature, 1997, 385(6614): 326-329.（原文链接） 
3. Niu Y, O'hara M J, Pearce J A. Initiation of subduction zones as a consequence of lateral compositional buoyancy contrast within the lithosphere: a petrological perspective[J]. Journal of Petrology, 2003, 44(5): 851-866. （原文链接）
4. Niu Y, O’Hara M J. Global correlations of ocean ridge basalt chemistry with axial depth: A new perspective[J]. Journal of Petrology, 2008, 49(4): 633-664.（原文链接） 
5. Niu Y. The meaning of global ocean ridge basalt major element compositions[J]. Journal of Petrology, 2016, 57(11-12): 2081-2103.（原文链接） 
6. Stern R J. Subduction initiation: Spontaneous and induced[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2004, 226(3-4): 275-292.（原文链接）

（供稿：岩石圈室）