大陆地壳保存了地球岩石圈、大气圈、水圈和生物圈起源和演化的长期记录。理解大陆地壳的形成过程是学术界长期关注的重大基础科学问题之一。在板块构造体系下，原始岩浆弧地壳直接来源于地幔，以玄武质成分为主，不同于高镁安山质−英安质大陆地壳成分。因此需要一个额外的过程，使弧地壳转变为大陆地壳。已有研究表明，镁铁质地壳物质可能通过下地壳拆沉作用（delamination）、俯冲侵蚀（erosion）和长英质岩石刮垫作用（relamination）、再循环地壳物质在地幔中熔融等过程进入地幔，实现地壳整体成分的转变。但哪种过程主导了大陆地壳的形成仍然存在争议。

针对上述问题，本群体博士后李世民，在合作导师朱弟成教授的指导下，与澳大利亚莫纳什大学、美国德克萨斯大学合作者一起，对全球第四纪增生造山带弧岩浆岩年代学、全岩成分、同位素和岩石成因大数据进行了系统整理和深入分析，取得了以下新认识：

（1）第四纪增生造山带弧岩浆岩可系统地划分为低镁系列和高镁系列，低镁系列与大陆地壳成分显著不同，高镁系列与大陆地壳成分相似。

（2）低镁系列可以进一步划分为高Ba/Th组和高La/Sm组，可能分别起源于流体和沉积物熔体交代地幔楔的部分熔融，并伴随着显著的岩浆结晶分异。高镁系列具有高硅、高镁、高Ba/Th和高La/Sm的特征，俯冲再循环地壳物质底辟进入地幔楔并发生重熔可能是高镁系列形成的主要机制。

（3）大陆地壳的形成可能经历了一个两阶段岩浆过程，即从地幔中提取玄武质岩浆形成低镁系列弧地壳、洋壳（包括洋底高原、海山、洋脊），随后这些地壳物质发生俯冲，在地幔楔中底辟并熔融，形成高镁系列和大陆地壳。

本研究提出的两阶段岩浆过程，与下地壳拆沉和长英质岩石刮垫相比，可以更高效地将玄武质弧地壳转变为大陆地壳，也可以将太古宙非板块构造体系下形成的大陆地壳，转变为现今高镁安山质-英安质大陆地壳。

图1 玄武质弧地壳转变为高镁安山质−英安质大陆地壳的端元模型

图2 第四纪增生造山带弧岩浆岩的岩石系列划分

图3 第四纪增生造山带弧低镁和高镁系列与大陆地壳成分对比

图4 大陆地壳形成的两阶段岩浆过程卡通图

上述研究主要得到国家自然科学基金创新群体项目（42121002；碰撞带地壳演化）以及青年科学基金项目（41902047；西藏班戈-安多增生造山带角闪辉长岩和中酸性侵入岩的岩石成因）的资助。

上述成果发表于地球科学领域国际著名期刊《Geophysical Research Letters》上，Li,S.M., Wang, Q.,   Zhu, D.C.*, Cawood,P.A., Stern, R.J., Zhao, Z., 2022. Formation of Continental Crust by DiapiricMelting of Recycled Crustal Materials in the Mantle Wedge. GeophysicalResearch Letters49, e2021GL097515.

全文链接：https://doi.org/10.1029/2021GL097515.