海洋所在大洋地幔不均一性及其全球意义研究方面获新进展

  近日,亿豪全新电子:国际地学期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》在线发表了中科院海洋所大洋岩石圈与地幔动力学课题组的最新研究成果。研究报道了中大西洋33-35°N洋脊玄武岩的Sr-Nd-Hf同位素组成。结合前人发表的全岩主-微量元素数据,本研究认识到该区OH-1OH-3段洋脊之下存在极大的地幔不均一性,且该不均一地幔部分熔融导致了OH-1OH-3段洋脊地形、地貌、布格重力异常、洋壳厚度以及喷发玄武岩地球化学组成等一系列地质-地球物理上的差异。 

中大西洋33-35°N洋脊玄武岩Sr-Nd-Hf同位素组成与Ba[La/Sm]N的协变图

  研究发现,中大西洋33-35°N洋脊之下的地幔存在三个地幔组成端元,即不相容元素和Sr-Nd-Hf同位素富集的E-type I型富集地幔,不相容元素亏损但Sr-Nd-Hf同位素富集的E-type II型地幔,以及不相容元素和Sr-Nd-Hf同位素亏损的亏损地幔,且该亏损地幔具有比正常亏损地幔更高的εHf(称之为ADM型亏损地幔)。E-type I型富集地幔代表了循环的大洋岩石圈底部交代富集部分,E-type II型地幔被解释为研究区北部亚速尔地幔柱的熔融残余,而ADM型亏损地幔则代表了循环的古老的石榴子石相地幔熔融残余。 

  由于OH-1段洋脊之下主要由E-type I型地幔和ADM型亏损地幔组成,整体上富水、富不相容元素且其熔点相对较低,因此在相同的地幔温度下,部分熔融程度高,产生的岩浆量大,所以OH-1段洋壳更厚,布格重力异常更大,洋脊水深较浅。相比而言,OH-3段洋脊之下主要由E-type II型地幔和ADM型亏损地幔组成,整体上亏损不相容元素且其熔点相对较高,因此在相同的地幔温度条件下部分熔融程度小,产生的熔体量少,所以OH-3段的洋壳薄,布格重力异常小,洋脊水深更大,且产生的岩浆以亏损不相容元素为特征。 

  本研究结果是“不均一地幔熔融是导致全球洋脊水深变化以及洋脊玄武岩化学组成变化的主要原因”这一观点的最佳实例。 

中大西洋OH-1OH-3段洋脊之下的地幔组成及地幔部分熔融的横、纵切面卡通图

  上述研究得到了国家自然科学基金、国家自然科学基金委-山东省联合基金以及“111计划”项目的共同资助。郭鹏远副研究员为文章第一作者及通讯作者。 

  论文题目为《The nature and origin of upper mantle heterogeneity beneath the Mid-Atlantic Ridge 33-35°N: A Sr-Nd-Hf isotopic perspective》。 

  原文链接:http://www.b36.5798980.com/science/article/pii/S0016703721003069


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