近日，中国海洋大学海洋地球科学学院在国际权威学术期刊Nature Communications在线发表了题为“Slab thermal transitions in the Aeolian arc driven by sub-slab mantle upwelling in the early Pleistocene”的研究论文。该研究首次揭示了地中海伊奥利亚岛弧火山活动记录的一次俯冲板块热状态快速转变，建立了板块撕裂诱发的热地幔上涌与弧岩浆成分演化之间的关联。论文第一/通讯作者为中国海洋大学青年英才工程第二层次张玉祥副教授。
俯冲板块的热状态深刻影响着弧岩浆的形成方式及化学组成。传统观点认为，板块热状态主要受俯冲参数（如年龄、角度、速率）控制。然而，在一些古老、冷板块俯冲带也观察到与板块熔融相关的地球化学信号，通常被归因于板块撕裂或板块窗导致的软流圈上涌对板块的加热。但目前缺乏连续的时间序列记录来约束这种板块热扰动对弧岩浆成分演化的具体影响。
针对上述科学问题，研究团队对一典型冷俯冲带——地中海伊奥利亚俯冲带的弧火山岩及俯冲沉积物进行了系统的主微量元素及K-Sr-Nd同位素分析。研究发现，伊奥利亚东部的斯特龙博利火山在距今约1.3万年前后，岩浆成分发生了突变：1.3万年后喷发的火山岩显著富钾（K2O/Na2O > 1，K2O > 3 wt.%）（图1）。同位素和微量元素证据表明，这一富钾趋势并非浅部岩浆过程（如结晶分异、地壳混染）所致，而是反映了俯冲沉积物加入地幔源区方式的根本性转变：从冷俯冲背景下未经明显熔融的整体加入，转变为由板块加热触发的高温沉积物熔体加入。综合区域地质背景，研究团队认为，早更新世（约1-2 Ma）发生的板块撕裂事件，导致深部热软流圈物质上涌并直接加热板块表面，完成了沉积物从脱水到熔融的“冷-热”转换，并得到了弧火山岩地球化学的快速响应（时间< 1-2 Ma）。
图1 地中海伊奥利亚俯冲带构造位置、板块热状态及其弧岩浆成分随时间变化
该研究不仅首次提供了软流圈地幔上涌导致板块热扰动的连续岩浆演化记录，还揭示了板块撕裂及其诱发的软流圈上涌在意大利半岛自西北向东南的时空迁移规律。这一规律与意大利半岛岩浆作用低钾向富钾转变的时空演化趋势高度吻合（图2），为理解该地区（包括维苏威火山）近期活跃的火山活动成因提供了新的动力学视角。
图2 意大利半岛板火山活动的时空分布受到板块撕裂控制
该研究工作得到了国家重点研发计划（2023YFF0804304）、国家科技重大专项（2025ZD1005103）以及中国海洋大学科研启动经费等项目的联合支持。
文章信息：Zhang, Y., Di Renzo, V., An, S. et al. Slab thermal transitions in the Aeolian arc driven by sub-slab mantle upwelling in the early Pleistocene. Nat Commun 17, 8892 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-75562-z.
撰稿：张玉祥
审稿：孙友庆 毕乃双