弧后盆地是海底岩浆作用和热液活动发育的重要场所，厘清弧后盆地岩浆系统的特征及规律对于充分认识弧后盆地的地质演化、热液系统的热-物质循环具有重要意义。冲绳海槽是发育在亚洲大陆东缘的一个新生弧后盆地，以高热流、多热液活动和岩浆活动为特征，并且广泛出露酸性火山岩。因此，冲绳海槽是研究弧后盆地岩浆系统的理想场所。本学位论文以冲绳海槽中段伊平屋北海丘（T3和T6）和伊平屋脊（T5-2和C11）的安山岩和流纹岩为研究对象，测试分析了火山岩全岩主微元素及同位素地球化学组成、火山岩斑晶矿物的结构及原位地球化学组成，探讨了火山岩的成因，重点剖析了岩浆房的特征及岩浆过程（包括岩浆演化、岩浆混合等），取得的主要认识包括：

（1）伊平屋北海丘的流纹岩（T6）属于高钾钙碱性火山岩，它们的存在表明冲绳海槽可能存在一个隐藏的富钾源区。这些高钾流纹岩Sr-Nd同位素亏损，富集²⁰⁷Pb和²⁰⁸Pb，表现出一种类似“DUPAL”异常的特征。这种同位素异常特征不能由俯冲沉积物加入或地壳混染解释，指示冲绳海槽可能存在一种“似DUPAL”地幔源区。从冲绳海槽伊平屋北海丘的高钾火山岩到海槽中段轴部区域火山岩，这种“似DUPAL”异常特征逐渐减弱，这种同位素变化趋势符合一种软流圈地幔注入模型，即随着海槽的扩张，N-MORB型地幔逐渐注入并替代先前存在的“似DUPAL”地幔源区。

（2）伊平屋北海丘两个站位的贫斑晶浮岩（T3和T6）属于同源岩浆演化系列。浮岩质岩浆可能萃取自深部的富晶体源区，萃取的岩浆首先经历了结晶分异过程。然后，岩浆快速上升，在此过程中岩浆发生物理分异，更贫晶体、更富挥发组分的岩浆上升到岩浆房更浅部的位置，同时减压驱动的结晶过程使得岩浆进一步发生化学分异。浮岩质岩浆在达到石英饱和之前就可能已经喷发，因此浮岩中未发现石英矿物。

（3）伊平屋脊的安山岩T5-2包含基性矿物和酸性矿物两种不平衡的矿物组合，这两种矿物组合分别结晶自玄武质岩浆和流纹质岩浆。该玄武质岩浆和流纹质岩浆以4:6的比例混合，可以产生与安山岩T5-2全岩组成一致的混合熔体。伊平屋脊的流纹岩C11也包含一种不平衡的矿物组合，该矿物组合结晶自演化程度更低的流纹质岩浆，后来以岩浆混合的形式进入到流纹岩C11中。除此之外，冲绳海槽中段的type 2流纹岩的微量元素和Sr-Nd同位素组成均表现出岩浆混合作用的特征，说明岩浆混合在冲绳海槽中段较为普遍。

以上研究说明冲绳海槽中段的岩浆作用非常复杂。在伊平屋脊下部，玄武质岩浆、安山质岩浆及流纹质岩浆等多种类型的岩浆储库分布在~10 km到~3 km左右的深度范围内，温度从基性岩浆的1100°C左右变化到酸性岩浆的870°C左右；玄武质岩浆可以侵入到流纹质岩浆房中，形成安山质的混合岩浆；演化程度不同的流纹质岩浆也可以相互混合。在伊平屋北海丘下部，富含挥发分的浮岩质岩浆（~850°C）可以从7–10 km的深度快速上升至更浅部的位置（~2 km）。可能正是这种复杂而活跃的岩浆系统的存在，才维持了冲绳海槽中段较高的热流值与广泛分布的海底热液活动。