本文对现代Tonga-Kermadec岛弧岩浆岩、DSDP 841站位Tonga岛弧晚始新世和晚中新世弧前岩浆岩、IODP U1365站位的蚀变大洋玄武岩和大洋沉积岩进行了岩石学和地球化学分析,针对大洋玄武岩蚀变过程、俯冲速率对岛弧玄武岩的控制作用,及弧前岩浆岩对地幔源区演化过程三个问题进行了分析和探讨。蚀变大洋地壳通过俯冲带进入地幔,是导致岛弧火山作用的重要物质来源。洋壳蚀变导致的矿物和地球化学组成变化对理解固体地球化学循环具有重要意义。文中对U1365站位的9件玄武岩样品进行了蚀变产物的主量元素电子探针分析,结果表明,该站位的主要蚀变产物为皂石、绿鳞石、贝德石、沸石、绿泥石、橙玄玻璃、黄铁矿、方解石,以及铁的氧化物/氢氧化物,为典型的低温热液蚀变产物组合特征。从岩石单元（熔岩流）边界或裂隙边缘到岩石内部,蚀变矿物呈现铁的氧化物/氢氧化物—绿鳞石—皂石+黄铁矿的带状分布,指示了从氧化环境向还原环境的转变。低温热液蚀变过程对该站位玄武岩化学成分的改变主要体现为K₂O、Fe₂O₃含量的升高及FeO、CaO、Na₂O含量的降低。更容易接触氧化性海水的蚀变样品通常表现为氧化型蚀变产物组合（铁的氧化物/氢氧化物、橙玄玻璃、绿鳞石等）,其全岩组成与新鲜样品相比表现出更强烈的K₂O、Fe₂O₃富集,说明蚀变类型对于大洋玄武岩的化学组成变化有一定的控制作用。俯冲板片在俯冲带所发生的脱水或熔融过程对岛弧岩浆岩的形成和化学组成具有重要的影响。影响岛弧岩浆作用的因素有很多,包括俯冲板片的组成、地幔楔的成分,以及俯冲速率等。然而,分辨这些因素的影响存在一定难度和争议。俯冲速率由于控制着单位时间内俯冲输入物的总量而对俯冲带温度结构及岛弧岩浆作用产生影响。本文基于Tonga-Kermadec地区俯冲速率变化较大的特征,利用已发表的Tonga-Kermadec岛弧火山岩地球化学数据探讨了岛弧岩浆作用与俯冲速率之间的关系。结果显示,俯冲速率较快的Tonga岛弧受俯冲流体的影响更强烈,造成岛弧岩浆中更富集的大离子亲石元素和更亏损的高场强元素。这是由于较快的俯冲速率向俯冲带输入了更多的低温洋壳,其降温作用导致俯冲带的温度降低,造成俯冲板片贡献以脱水为主。除了受到俯冲输入物的影响以外,地幔楔的加水部分熔融也是岛弧岩浆的主要来源,因此岛弧岩浆岩对地幔楔的组成变化也有一定的指示作用。本文对Tonga岛弧晚始新世和晚中新世两个时期的弧前岩浆岩的主量元素、微量元素及Sr-Nd-Pb-Hf同位素进行了分析测试,并与该区域同时期不同构造单元的岩浆岩进行了对比。结果显示,俯冲蚀变洋壳和俯冲沉积物都经历了脱水过程,而沉积物又进一步发生了部分熔融。Tonga-Kermadec地区不同时期岩浆岩所反映的流体贡献有所不同。从俯冲初始时期到现代,随着岛弧演化阶段的成熟,岛弧岩浆岩中来自俯冲物质的Pb同位素特征不断升高,其DUPAL异常特征也越来越明显,说明岛弧中的DUPAL异常并不是俯冲初始时就具有的特征,而更有可能是由于受到了俯冲物质的影响所导致的。Tonga-Kermadec地区岩浆岩的Pb同位素显示出DUPAL异常,而在Hf-Nd同位素组成上则并未显示印度洋型地幔特征,说明在该地区使用Pb同位素进行地幔域边界的划分并不合适。至少在Tonga-Kermadec地区,俯冲带的位置并不代表地幔域的边界。Hf-Nd同位素数据显示,IBM俯冲带的地幔楔源区一直由印度洋型地幔供应,而Tonga岛弧从晚始新世到晚中新世再到现今,地幔楔组成发生了从太平洋型到印度洋型地幔的转变。而且转变是从北向南、从西向东开始的。在晚始新世时期,Tonga岛弧（或古Vitiaz岛弧）下方全部被太平洋型地幔域覆盖;到了晚中新世时期,太平洋型地幔逐渐被印度洋型地幔所取代,并表现出一定程度的混合;到了现代岛弧时期,北部的Tonga岛弧下方地幔楔已经完全被印度洋型地幔所取代,而在南部的Kermadec岛弧、Lau海盆和Lau海脊下方还有少量太平洋型地幔残余。