太平洋Fe-Mn结壳He, Ne, Ar同位素特征与来源

对太平洋海山Fe-Mn结壳最表层样品的稀有气体同位素丰度与组成测定发现, Fe-Mn结壳稀有气体存在如下特征: ① He, Ar同位素丰度与组成存在明显的分组现象, 分别命名为低³He/⁴He型和高³He/⁴He型; ②低³He/⁴He型样品⁴He丰度高(平均为191×10^-9 cm³·STP·g^-1), ⁴He, ²⁰Ne和⁴⁰Ar丰度变化范围大(分别为42.8×10^-9~421×10^-9, 5.40×10^-9~141×10^-9和773×10^-9~ 10976×10^-9 cm³·STP·g^-1); 高³He/⁴He型样品⁴He丰度低(平均为11.7×10^-9 cm³·STP·g^-1), ⁴He, ²⁰Ne和⁴⁰Ar丰度变化范围小(分别为7.57×10^-9~17.4×10^-9, 10.4×10^-9~25.5×10^-9和5354×10^-9~9050×10^-9 cm³·STP·g^-1); ③低³He/⁴He型样品³He/⁴He比值(R/R_A=2.04~2.92)远低于MORB值(R/R_A=8±1), ⁴⁰Ar/³⁶Ar比值(447~543)明显较大气值(295.5)高; 高³He/⁴He型样品³He/⁴He比值(R/R_A=10.4~12.0)略高于MORB值(R/R_A=8±1), ⁴⁰Ar/³⁶Ar比值(293~299)接近大气值; ④所有样品的Ne同位素组成(²⁰Ne/²²Ne和²¹Ne/²²Ne比值分别为10.3~10.9和0.02774~0.03039)与³⁸Ar/³⁶Ar比值(0.1886~0.1963)变化都很小, 无明显分组, 且与大气相应值(³⁸Ar/³⁶Ar, ²⁰Ne/²²Ne, ²¹Ne/²²Ne比值分别为0.187, 9.80和0.029)接近. 样品的稀有气体组成与区域不均一性表明, 稀有气体主要来自下地幔, 低³He/⁴He型与高³He/⁴He型样品的稀有气体同位素组成分别类似于HIMU型和EM型富集地幔特征. 具有HIMU型稀有气体同位素组成特征的低³He/⁴He型结壳产出于麦哲伦海山、马尔库斯-威克海岭、马绍尔海山链和中太平洋海山, 具有EM型稀有气体同位素组成特征的高³He/⁴He型结壳产出于莱恩群岛海山链, 可能暗示了麦哲伦海山、马尔库斯-威克海岭、马绍尔海山链和中太平洋海山起源于HIMU型下地幔源区, 莱恩群岛海山链起源于EM型下地幔源区, 这与海山基底玄武岩研究得到的结果相吻合. 源区性质的差异是Fe-Mn结壳稀有气体明显分组的根本原因, 地幔脱气作用使得样品的稀有气体核素丰度同步降低, 而源区放射性成因核素的积累对Fe-Mn结壳稀有气体核素丰度和同位素比值的影响甚微.