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《中国海洋大学》 2010年 硕士论文
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西太平洋Lamont海山玄武岩同位素地球化学研究

谭肖杰  
【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,也可为富钴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SrNd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。ΔSr(31.18-51.52),Δ7/4(.2.91~13.02)和Δ8/4(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ΔNd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HIMU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81.5~90.5 Ma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60~70 Ma前,Lamont海山群才穿过赤道并继续向北漂移到达目前的位置。


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