地幔Sr-Nd-Pb同位素演化的综合模型与n维同位素空间'地幔面'的地质意义

摘要

在n维的Sr-Nd-Pb同位素空间中,几乎所有的大洋中脊玄武岩(MORB)和洋岛玄武岩(OIB)都落在一个虚拟平面上,被称为"地幔面(mantle plane)"."地幔面"描述了大部分玄武岩的同位素地球化学特征,是最重要的、也是最早提出的地幔动力学演化特征之一,但是长期以来关于"地幔面"的内涵和意义并不清楚.本文通过一个综合模型,反演受岩浆作用控制的地幔微量元素(包括各种同位素母体元素)分异、Sr-Nd-Pb同位素演化,并推导出地幔Sr-Nd-Pb同位素演化的二元参数方程形式.模型表明,通过部分熔融向地壳输出相对富硅、富碱的物质成分,是地幔长期演化的主要特点,这个过程受到两个参数-部分融融程度(F)和岩浆分离的时间(t)-的控制,即n维参数可化为2维,因此在n维同位素空间出现"地幔面"的特征.壳源物资循环,能够使局部地幔偏离"地幔面",就地幔总体统计特征而言,地壳混染的比例很低,不同的统计数据显示大约1%～6%的系统偏差,即可能的地壳混染程度;进一步模拟,可能作出更加精确的估算.