Reykjanes海岭以下热点产生浮流的地震证据

在过去的５５Ｍａ期间冰岛的大量火山被认为是由于高温地幔羽的存在 ,使得与大西洋洋中脊（ＭＡＲ）海底扩张有关的减压熔融增强而造成的。尽管地幔羽对海岭的冲击在冰岛海台是最强的 ,但大量的观测表明沿冰岛南部ＭＡＲ的扩张及与其相关的火山受热点的影响而发生了改变。特别是缓慢扩张的ＲＲ比典型的ＭＡＲ要热 ,Ｒｅｙｋｊａｎｅｓ海岭处的海底非常浅 ,地形非常光滑 ,缺乏典型的缓慢扩张中心所具有的割裂和轴谷 ,而且地壳异常厚。此外 ,沿Ｒｅｙｋｊａｎｅｓ海岭喷发的玄武岩的地球化学表明 ,它是冰岛地幔羽源和大西洋洋中脊源的混合。这…     

地幔柱中原始惰性气体的特性

惰性气体在解译地球的分异过程时是重要的示踪剂。它们证明了经强烈去气的浅地幔以及去气较轻的深部地幔的存在 ,而这二者间通过地幔柱相联。二者均包含不能由大气或地壳次生的原生Ｈｅ和太阳Ｎｅ。它们还获得了不同程度的放射成因、核成因及裂变成因同位素（４Ｈｅ ,２１Ｎｅ ,４０Ａｒ ,１２９Ｘｅ ,１３１ ,１３２ ,１３４ ,１３６Ｘｅ） ,这些同位素形成于早期地幔大量去气之后。浅地幔作为洋中脊玄武岩（ＭＯＲＢ）的源区 ,其元素及同位素组成已较好地建立 ,而关于深地幔柱惰性气体的特性仍存争论。夏威夷与冰岛地幔柱玄武岩中均包含大…     

太平洋、印度洋中脊型地幔在两个时间段的位置——来自澳大利亚新生代玄武岩Pb、Sr和Nd同位素证据

弄清不同化学成分的软流圈库及其分布有利于了解大规模地幔对流模式及全球范围地幔化学域如Ｄｕｐａｌ异常（主要位于印度洋的一种地幔域,为Ｐｂ、Ｓｒ同位素异常的大洋玄武岩）、印度洋中脊玄武岩（ＭＯＲＢ）型地幔和冈瓦纳岩石圈地幔等的成因和物源。印度洋ＭＯＲＢ在...     

科拉半岛碳酸盐中的重氮——深地幔的一个可能指

为了理解古今地幔动力学及地幔与地壳的相互作用,必须确定地幔的结构和组成。一些学者认为,在大部分的地球历史时期内,部分地幔已经从地幔对流圈中分离出来,而仅在地幔柱中保存有原始成分。支持这种观点的证据主要来自于稀有气体,因为地幔柱衍生的岩浆其放射成因同位素与原生同位素的比率通常低于洋中脊玄武岩（ＭＯＲＢｓ）。不同意见来自于地球物理、实验及地球化学证据,这些证据认为,部分俯冲板块沉入６７０ｋｍ深的地震不连续面以下,意味着地球存在全球性扰动。浅地幔的Ｎ同位素组成相对于空气组成的千分比偏差（以δ１５Ｎ表示）大约为…     

西北印度洋中脊玄武岩源区地幔特征

利用全球岩石地球化学数据库(Pet DB)中有关卡尔斯伯格洋脊(CR)、北中印度洋脊(NCIR)及南中印度洋脊(SCIR)玄武岩的微量元素及同位素组成数据,分析了玄武岩的元素地球化学特征及其沿脊轴的变化,旨在探讨玄武岩源区地幔的(不)均一性及岩浆作用过程的差异。初步研究结果表明:CR、NCIR及SCIR玄武岩组成相近,仅在个别脊段表现有微量稀土元素和同位素组成上的差异,玄武岩整体与N-MORB组成特征相近,与先前通常认为的典型印度洋中脊玄武岩不同。玄武质岩浆主要源自尖晶石二辉橄榄岩地幔的熔融,岩浆源区主要由两个地幔端元构成,即以亏损型地幔(DMM)为主(69%),其次为富集型地幔(EMⅡ,27%)。富集组分可能源自古老陆壳物质的混染。自CR经NCIR到SCIR整个印度洋中脊西北分支玄武岩的Sr、Nd及Pb同位素组成表现出均一性,表明岩浆源区地幔组成相近。在SCIR 19°S附近脊段岩浆源区地幔存在有不均一性,有EMⅡ型地幔端元混入的迹象。在CR 3.5°N附近脊段,玄武岩明显富集K、Ba、La及U等微量元素,但由于缺少同位素数据,源区地幔特征有待进一步研究。在上述研究成果的基础上,提出了该区大比例尺的调查填图及密集采样和精细室内分析是CR深入研究的基础,同时加强Sr、Nd、Pb及Re、Os、Be等同位素分析测试,可提供揭示CR地幔不均一性的可靠依据,而厘清印度洋型地幔对CR的影响程度则有助于深入认识地幔不均一性的成因及地幔动力学过程。     

“热点”的深部源

以羽状物形态从地幔深处升至岩石圈表面的炽热岩石露头被称之为“热点”。这种羽状物的形成与某一地区的不稳定性高温有关。但是有关羽状物源埋藏多深的问题一直是专家们争论的对象。美国加利福尼亚工学院和加利福尼亚州立大学的地震学家们确定,冰岛和夏威夷“热点”的根部位于地幔与地核的交界处,即地表以下约２９００ｋｍ。在全球范围内这样的结论是重要的,因为夏威夷和冰岛可以被认为是具有深部岩石持续上升“热点”的经典实例。这些羽状物的源头长期存在,析出了大量的岩浆并具有特征性的地球化学特点,其中包括同位素３Ｈｅ／４Ｈｅ的高…     

夏威夷地幔柱动力学

长期以来夏威夷群岛已成为地球动力学理论的发源地,在夏威夷发现的“热点”导致了深部热地幔柱理论的诞生,该理论认为流体地幔是夏威夷大洋火山岛及其它大洋岛弧形成的根源。海洋岛屿玄武岩和洋中脊玄武岩之间的化学与同位素差异一直被地球化学家用来约束地幔对流及地球化学演化模型,Ｂｉｌｃｈｅｒｔ－Ｔｏｆｔ等人展示的铪（Ｈｆ）同位素资料显示夏威夷熔岩中存在古深海沉积物,除自身意义外,该发现说明夏威夷地幔柱的地球化学和地震资料联合分析有助于解决长期困扰地学家的最重要的问题：地幔对流是否成层？成层地幔对流学说最初起源…     

大洋地幔化学组成不均一性成因研究回顾及展望

认识地幔组成不均一性及其成因对于揭示固体地球的演化规律具有重要意义。简要论述了全球典型大洋玄武岩(洋岛/海山玄武岩(OIB)、洋中脊玄武岩(MORB))源区组成不均一性的化学特征及成因,并分析了国内外对地幔组成不均一性的认识不足之处和原因。30多年以来,玄武岩地球化学研究主要围绕地幔组成端元成分差异性及其成因,包括HIMU(‘μ’=~(238)U/~(204)Pb)、EMI和EMII及FOZO(同位素组成介于HIMU和MORB之间)富集端元,以及DMM亏损地幔端元(包括印度洋型(Indian-type MORB)和太平洋型(Pacific-type MORB)。富集地幔端元通常被认为与板块构造导致的地球化学循环有关,然而,这些端元的成因存在多解性。尽管过去常将亏损地幔作为一个地幔端元,但全球主要地幔库的亏损端元之间的同位素差别也是长期演化的结果,地幔亏损端元组成差异的研究也是至关重要的。地幔端元成因的多解性主要是由于对板块构造导致物质循环的关键环节了解不够,以及对地球早期熔融导致的上地幔亏损过程的认识不足。在总结研究现状和科学问题的基础上,本文指出地幔不均一性成因研究的潜力方向和方法:(1)深化对玄武质洋壳深部地幔压力下的物理化学相变研究,认识再循环洋壳重返浅部地幔的基本理论前提;(2)利用年轻的大陆裂张海盆玄武岩,有效检验大陆富集物质是否拆离进入地幔软流圈;(3)碳酸岩熔体来源及其对碱性玄武岩富集端元组成的贡献;(4)板块俯冲进入地幔过程中化学分异过程。     

大洋上地幔中冈瓦纳大陆岩石圈的残留物：来自南大西洋海岭的证据

根据放射成因（Ｓｒ、Ｎｄ和Ｐｂ）同位素组分 ,大洋玄武岩地球化学研究确定了几种地幔成分。对大西洋洋中脊南部（Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ和Ｓｈｏｍ区段）洋中脊玄武岩（ＭＯＲＢ）的最新研究探明了具有同位素极值的地幔组分ＬＯ ＭＵ的存在 ,它具有低２３８Ｕ／２０４Ｐｂ（μ）、低２０６Ｐｂ／２０４Ｐｂ和∈ＮＤ、高 ８７Ｓｒ／８６Ｓｒ和 ２０７Ｐｂ／２０４Ｐｂ易变性的特征。科学家认为ＬＯＭＵ对南大西洋和印度洋的地幔羽状物有影响 ,并将其归于冈瓦纳分裂之后嵌进大洋上地幔的次大陆岩石圈的残余物质。这里 ,我们报道了从南大西洋海…     

大西洋中脊玄武岩岩浆源区性质、潜在温度及其指示意义

洋中脊玄武岩（MORB）的微量元素成分和同位素比值具有变化范围大的特点，这些变化很难简单地用地幔部分熔融和结晶分异等岩浆演化过程来解释。传统观点认为洋中脊玄武岩的地球化学成分的多样性是由其下部地幔成分的大尺度不均一性决定的。这种地幔不均一性则是外来物质的加入造成的，如再循环的地壳物质、下大陆岩石圈、交代的岩石圈和外地核等成分加入到上地幔中。在本研究中，我们对大西洋洋中脊的玄武岩展开研究工作，评估了玄武岩源区的温压条件并综合对比了微量元素和同位素比值。靠近地幔柱的洋中脊玄武岩的地球化学和同位素成分具有较大的变化。地幔柱对洋中脊地区的影响范围可以达到1400公里，但并不是每个地幔柱都能够影响其周围1400km范围内的所有洋中脊脊段。未受地幔柱影响的洋中脊玄武岩成分和地幔潜在温度均没有异常表现。我们认为上述现象是由于地幔柱柱头形状不同造成的。地幔柱的流动形状可以分为管状和饼状两种，饼状地幔柱影响其周围的地幔是没有方向性的，而管状地幔柱对其周围地幔的影响在方向上具有选择性。沿着大西洋中脊的玄武岩的元素和同位素比值变化较大，暗示其源区具有较高的不均一性。我们认为该地区地幔不均一性主要是由于上地幔中加入了俯冲板片和拆沉下地壳造成的。另外，地幔柱的活动也不容忽视，它们影响了其周围部分洋脊段的成分变化。     

夏威夷玄武岩源区深海沉积物的铪（Hf）同位素证据

全球比例尺上表面固定的热点位置和火山对应于地下软流圈的恒定漂移速率表明它们产生于地幔深处。大洋岛玄武岩（ＯＩＢｓ）的３Ｈｅ／４Ｈｅ比值高于洋中脊玄武岩（ＭＯ＿ＲＢｓ）的３Ｈｅ／４Ｈｅ比值,反映ＯＩＢ地幔中（Ｕ Ｔｈ）／３Ｈｅ比值相对较低,这有可能表明下地幔比上地幔去气少。这种诠释为地幔对流模式提供了一重要限制,与ＯＩＢｓ源区是次生海洋岩石圈（其上物质在很大程度上被预料是去气）的证据相抵触。痕量元素丰度与Ｐｂ、Ｎｄ、Ｈｆ同位素比值都表明原始地幔并不是ＯＩＢｓ的主要源区。锇同位素的测量表明,一旦一种成分…     

地幔中记录的地球历史

地幔中惰性气体的同位素组成被认为是以下两个过程的结果 :太阳系形成期间不同来源核素的并入 ;地球演化期间以固定速率衰减或累积放射成因组分。如果这个假设正确 ,那么惰性气体同位素的测量将能建立地球生成和演化的模型。实际上 ,地球大气与星际物质的同位素比率极其不同。因此 ,如果在地球历史早期或设想初始地幔组成变化的时间里 ,地球大气的惰性气体并入了地幔 ,关于地幔中非放射成因惰性气体主要反映的是类太阳组成还是类大气组成仍存很大争论。为了解决这一问题 ,Ｔｒｉｅｌｏｆｆ等人用高精度质谱仪分析了取自Ｌｏｉｈｉ、夏威夷和…     

大陆物质是如何进入大洋地幔浅处的?

某些大洋玄武岩具有异常的同位素特征，不同于同一空间的地幔羽但却是古老的大陆岩石圈地幔（如Hawkesworth等，1986）或古老的下陆壳（Kamenetsky等，2001）的典型特征。这些异常组分被认为是大陆开裂期间分离出来并被运移到大洋地幔浅处的岩石圈物质。羽状物的热侵蚀和裂谷作用导致的构造分离都被认为是可能的分离过程，     

冲绳海槽Jade热液区海底块状硫化物的Os同位素组成

用碱熔法新测得Jade热液区7件海底块状硫化物样品的锇含量及其同位素组成，^187Os／^186Os比值在2．205—6．462之间，均值为4．314，高于地幔端员，而低于海洋沉积物和海水端员，表明该区块状硫化物中锇是深部来源锇与海水和／或沉积物混合的产物。结合该区块状硫化物样品的REE、硫和铅同位素组成特征，进一步揭示出海水、长英质火山岩、沉积物和深部地幔源是形成Jade区块状硫化物的物源。     

地幔边界区的钻探

近年来发现在洋中脊不同地区 ,玄武质熔岩是非均一的 ,证明地幔源的成分是不一样的。研究地球化学省之间的边界区成为当前迫切的问题 ,因为一方面这使我们能查明上地幔的成分和物理参数 ,另一方面可以弄清其中发生的过程。表现明显的此类边界之一位于澳大利亚和南极洲之间的中印度洋中脊区 ,在该区这一边界与所谓澳大利亚—南极洲不整合区相吻合。这是全球洋中脊体系最深的 (4～ 5ｋｍ)区域之一 ,这里存在着非常冷的地幔和相应的薄地壳。已进行的地质研究工作表明 ,由边界区向西和向东 ,一系列元素 (Ｓｒ、Ｎｄ、Ｐｂ)的同位素成分有着实质…     

冰岛洋中脊沿线熔岩的化学变化给轴向岩浆库定位

早在１９７８、１９７９年有人就已经报道冰岛裂谷体系（仍处于扩张状态的唯一的陆地洋中脊）沿线的各火山系。这些火山系归因于裂隙群不断发育成中心式火山建造。在冰岛,大多数火山作用都和这些中心式火山（如Ｋｒａｆｌａ、Ａｓｋｊａ、Ｈｅｋｌａ和Ｈｅｎｇｉｌｌ火山）有关,还常常包括演化后的火山产物。在Ｒｅｙｋｊａｎｅｓ半岛,洋中脊高度从Ｈｅｎｇｉｌｌ处的最高约９００ｍ沿走向逐渐下降,在约７０ｋｍ处降至海面水平。除Ｈｅｎｇｉｌｌ火山熔岩外,没有其他的中性熔岩或硅质熔岩的报道,也没有发现除Ｈｅｎｇｉｌｌ以外的其他中心式…     

DSDP/ODP 504B孔上洋壳Nd和Pb同位素变化

低 8 6Sr/ 87Sr和高 14 3 Nd/ 14 4 Nd比值作为洋中脊玄武岩 ( MORB)的特征 ,表明偏离原先亏损的不相容元素的源区。同其它火山环境中的岩浆岩相比较 ,MORB具有相当均一的成分 ,然而在区域和局部范围内同位素和微量元素地球化学的变化较小但很明显。在许多地方 ,区域地球化学变化明显与地幔羽的影响有关。接近洋脊的海山和沿扩张脊的局部地球化学变化表明MORB幔源在较小区域也是不均匀的 ,洋脊表层取样只提供了局部地球化学变化的有限信息。因此 ,我们研究科斯塔里卡断裂南侧DSDP/ ODP50 4B孔新鲜玄武岩剖面是为了阐明太平洋洋壳…     

热液环境下非生物成因甲烷的形成和同位素分馏

甲烷是最丰富的天然气,主要通过微生物对有机化合物的吸收（微生物成因）和对有机物的热分解（生热成因）而形成。虽然对地球深处地幔甲烷的生成仍有争论,但根据从贫沉积物的洋中脊流出的高温流体、具陆地超铁镁岩区域的渗流、前寒武纪地盾的流体以及地幔和火成岩的流体包裹体的报道提出了地壳中甲烷的无机（非生物成因）成因说。几种地球化学指示剂已用来区分不同成因的甲烷,主要是微生物成因和热生成甲烷。应用于测年的主要标准包括ＣＨ４／（Ｃ２Ｈ６ Ｃ３Ｈ８）比值和甲烷的碳（Ｃ）和氢（Ｈ）同位素成分。然而,极少有什么指示剂或者标…     

西太平洋板内玄武岩的同位素地球化学特征

西太平洋板内玄武岩主要是南太平洋中生代板内岩浆作用的产物。对西太平洋板内玄武岩和南太平洋板内玄武岩的对比研究有助于进一步揭示南太平洋超级地幔柱的性质及其时空演化规律。本文收集整理了西太平洋板内玄武岩的Sr,Nd,Pb同位素数据,并与南太平洋板内玄武岩对比。得到如下认识:(1)西太平洋板内玄武岩同位素组成极不均一,覆盖了所有的富集地幔端元,但主要表现为HIMU和EM-1两端元的混合特征;(2)与南太平洋板内玄武岩相比,西太平洋板内玄武岩的同位素组成的极端程度相对偏低,可能是其地幔源区各组分间混合更均匀的结果;(3)自约120 Ma以来,由于HIMU组分在西太平洋板内玄武岩中持续存在,而EM-1和EM-2型组分表现为断续出现,这可能暗示HIMU端元与两种富集端元在深部地幔中所处的空间不同。     

铁锰结壳的铪（Hf）同位素地层学

海水的放射成因同位素组成随时间的变化具有提供大陆风化作用、洋底热液活动、大洋环流的变化以及其与构造和气候事件有关系的信息的潜力。所有主要洋盆中铁锰结壳的Ｓｒ、Ｎｄ和Ｐｂ同位素记录已用来研究海水的长期变化。由于分析困难 ,直到现在Ｈｆ同位素也没有引起人们的关注。在此 ,我们提供了挖掘自中太平洋海山的两个铁锰结壳的第一个高分辨率和精确的Ｈｆ同位素剖面 ,试图限定Ｈｆ同位素在中太平洋深水中的演化。目前海水中的Ｈｆ同位素组成还不得不直接测定 ,但是可以预料 ,由于以下原因Ｈｆ比Ｎｄ同位素组成更加易变。第一 ,由地幔…