西太平洋Lamont海山玄武岩同位素地球化学研究

摘要

Lamont海山位于中太平洋海山群的西部，属于西太平洋Marcus-Wake（马尔库斯-威克）海山群，作为富钴结壳的一个重要成矿带，其海山玄武岩被认为是多热点成因的板内岩浆作用的产物，对其进行深入研究可为揭示地幔柱与海山形成机制提供证据，也可为富钻结壳资源勘查开采提供重要的理论依据。
　　 本文针对拖网采自西太平洋Lamont海山区(21°～22°N，159°～161°E，水深为1600m～6000m)的10个玄武质岩石样品，在前人的岩石地球化学研究基础上，侧重进行Sr、Nd、Pb同位素地球化学研究。结果表明，玄武岩的Sr、Nd、Pb同位素组成均有一定的变化范围。其中，87Sr/86Sr=0.703203～0.705152，143Nd/144Nd=0.512722～0.513070，呈现87Sr/86Sr比值较低而143Nd/144Nd比值略高，在Sr-Nd相关图中，大多数样品均投影在“地幔阵列”范围内，而且εNd为正值(1.64～8.43，平均为5.14)，这表明地幔源区可能与亏损地幔不无关联。但是，Lamont海山玄武岩Sr、Nd同位素组成比亏损地幔(DM)具有更低的143Nd/144Nd值和更高的87Sr/86Sr值，这不可能仅由亏损地幔物质通过部分熔融的方式形成，而可能有其它富集地幔端元混入。样品的Pb同位素组成为：206Pb/204Pb=18.40～19.65,207Pb/204Pb=15.54～15.67,208Pb/204Pb=38.42～39.51,在208Pb/204Pb-206Pb/204Pb的相关图上，样品投影点位于NHRL的上方，且大致与之平行。△Sr(31.18～51.52)，△7/4(-2.91～13.02)和△8/4(9.47～57.18)三个同位素参数表明，地幔源区显示了Dupal异常的特征，证明源区含有富集地幔组分，而负的△Nd值(-0.00367～-0.00291)进一步暗示了地幔源区的富集地幔类型应为EMI而非EMII。较高的206Pb/204Pb比值暗示了源区含有高U/Pb比值的HMU地幔组分。根据上述特征可以看出，西太平洋Lamont海山玄武岩涉及三种不同的地幔端元组分：亏损地幔(DM)、Ⅰ型富集地幔(EMI)和高U/Pb比值的HIMU地幔组分。
　　 在Sr、Nd、Pb的二元相关图中，大部分样品与著名的Selvagen海岛玄武岩的投影范围一致，暗示了两者相似的成因机制。综合Lamont海山及其它海山玄武岩的地球化学特征推测，Lamont海山玄武岩可能与形成于核幔边界的小型地幔柱的喷溢有关，地幔柱上升过程中混合了来自太平洋上地幔分散的易熔组分，以及包含古老折返（脱水）洋壳形成的HIMU岩浆。其形成过程概述为：大约在81.5～90.5Ma前，古太平洋中产生于核幔边界的小型地幔柱活动频繁，在法属玻利尼西亚热点群的强烈活动和改造作用下，形成了Lamont海山群，尔后随太平洋板块持续地向西北漂移，大约在60～70Ma前，Lamont海山群才穿过赤道并继续向北漂移到达目前的位置。

目录

文摘

英文文摘

谨献

1．前言

1.1 研究意义

1.2 研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

2．Lamont海山区地质背景

2.1 区域地质背景

2.2 采样区地质特征

3．研究基础

3.1 岩相学特征

3.2 岩石地球化学特征

3.2.1 主量元素特征

3.2.2 微量元素特征

4．同位素地球化学特征

4.1 样品和分析方法

4.1.1 样品来源

4.1.2 分析方法

4.2 Sr、Nd同位素地球化学特征

4.2.1 Sr、Nd同位素分析结果

4.2.2 Sr、Nd同位素分析结果讨论

4.3 Pb同位素特征

4.3.1 Pb同位素分析结果

4.3.2 Pb同位素分析结果讨论

5．讨论

5.1 岩石地幔源区特征

5.1.1 地幔源区分类

5.1.2 Lamont海山源区特征

5.2 海山成因讨论

5.2.1 岩石形成的物理化学条件

5.2.2 成因演化

6．结论

致谢

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参考文献