大西洋中脊26°S玄武岩岩石成因及构造意义:来自Hf同位素的约束

作     者：孟凡雪 赵梦云 孟元库 MENG FanXue;ZHAO MengYun;MENG YuanKu

作者机构：山东科技大学地球科学与工程学院青岛266590 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室青岛266061 

出 版 物：《岩石学报》 (Acta Petrologica Sinica)

年 卷 期：2023年第39卷第8期

页      面：2365-2378页

核心收录：

学科分类：070902[理学-地球化学] 0709[理学-地质学] 070901[理学-矿物学、岩石学、矿床学] 07[理学] 

基　　金：青岛海洋科学与技术试点国家实验室山东省专项经费(2022QNLM050201-3) 国家自然科学基金项目(41876037) 自然资源部深地动力学重点实验室开放基金(J1901-16)联合资助 

主　　题：地幔不均一性 大洋玄武岩 地幔端元 Sr-Nd-Pb-Hf同位素 柱-脊相互作用 

摘      要：大西洋中脊是慢速扩张洋脊的典型代表。本文以大西洋中脊26°S地区脊轴及海山玄武岩代表性样品为研究对象,开展系统的Sr-Nd-Pb-Hf同位素研究,并结合已发表的数据,探讨研究区玄武岩成因及地幔源区性质和演化,旨在为认识地幔不均一性和地幔柱-洋脊相互作用方式提供关键证据。样品主-微量元素与Sr-Nd-Pb-Hf同位素分析结果表明,所有样品均显示同位素富集的N-MORB特征。此外,大西洋26°S玄武岩主微量元素和同位素具有较大的变化范围,且同位素之间呈现出良好的相关关系,表明其是亏损软流圈地幔熔融的结果,但有富集组分参与。结合元素和同位素特征以及Sr-Nd-Hf同位素定量模拟结果,富集组分可能为Tristan da Cunha地幔柱残余组分,显示EMⅠ型富集地幔特征。同位素定量模拟结果表明:海山玄武岩地幔源区组成为约90%~95%的亏损组分和10%~5%的富集组分;而脊轴玄武岩地幔源区富集组分较少(1000km,地幔柱在运移至大西洋中脊的过程中,岩石圈厚度明显变薄,为减压熔融的发生提供了良好条件,使残余地幔柱物质不相容元素亏损,但同位素组成保留源区富集的特征。地幔柱残余物质到达大西洋中脊下方后,参与洋脊地区减压熔融,最终形成研究区不相容元素亏损且同位素富集的N-MORB。因此,本文研究的同位素富集的N-MORB可能记录了远端柱-脊相互作用和洋脊之下富集地幔柱物质再熔融的过程,为认识地幔不均一性提供了新的岩石学和地球化学证据。因此,地幔柱-洋脊相互作用不仅是E-MORB的可能成因,对理解N-MORB形成也有十分重要的意义。