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。     

东太平洋海隆近赤道区玄武岩岩石地球化学与地幔源区特征

本文对东太平洋海隆赤道地区北部和南部的9件玄武岩样品进行了详细的岩相学和主量、微量元素及Sr-Nd-Pb同位素分析研究,结果表明:MgO含量为7.32%~10.22%,Na_2O为3.03%~3.59%,K_2O为0.23%~0.57%,CaO为10.96%~12.39%,Al_2O_3为11.40%~13.76%,该区玄武岩均属于亚碱性玄武岩,具有MORB型的稀土及微量元素特点,原始岩浆均经历了橄榄石和斜长石的分离结晶。轻重稀土元素含量均较低,LREE/HREE比值为0.61~0.97,(La/Yb)N比值为0.72~1.76,(La/Sm)N比值为0.60~1.30,(Gd/Yb)N为0.99~1.16。Sr-Nd-Pb同位素特征更接近NMORB,其中,87Sr/86Sr和143 Nd/144 Nd比值更接近DM源区,而Pb的三种同位素比值要明显高于DM源区,更为接近EM源区。研究表明岩浆起源于尖晶石橄榄岩区,来源于较为亏损的地幔,NEPR玄武岩可能混有HIMU源区,SEPR玄武岩除了混合有HIMU成分外,可能还有少量的EMⅡ成分。     

东海周边中小型河流沉积物锶钕铅同位素组成及其物源示踪意义

通过对东海周边9条中小型河流沉积物进行锶钕铅(Sr-Nd-Pb)同位素测试,分析了其组成特征及其物源指示意义。结果表明,~(87)Sr/~(86)Sr、~(143)Nd/~(144)Nd、~(206)Pb/~(204)Pb平均值分别为0.719 056、0.512 056和18.614 94。Sr-Nd-Pb同位素组成主要受地质背景和风化作用的制约,空间变化规律明显,可作为区分不同来源河流沉积物的有效指标。统计结果确立出三个端元值,分别为台湾岛东部河流(~(87)Sr/~(86)Sr-0.713 355,ε_(Nd)--8.488)、台湾西部河流(~(87)Sr/~(86)Sr-0.718 804,ε_(Nd)--12.375 7)和大陆东南部河流(~(87)Sr/~(86)Sr-0.722 195,ε_(Nd)--11.944 4)。确立这些端元可为认识中国东部陆架区沉积物"源-汇"过程及陆海相互作用提供科学依据。     

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...     

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…     

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。     

西南印度洋中脊50°E基性超基性岩石地球化学特征及其成因初探

西南印度洋中脊是典型的慢速扩张洋中脊之一。对采自西南印度洋中脊50°E附近的7件玄武岩和蛇纹石化橄榄岩样品所作的分析表明,基性玄武岩类SiO2含量为43.72%～48.40%,TiO2含量较少,为1.14%～1.52%;MgO含量为5.96%～10.98%;TFe2O3含量为4.55%～5.2%;Mg#值为0.53～0.64,里特曼指数σ为2.34～20.10。微量元素Zr/Nb和Y/Nb比值为显示N-MORB的性质,但是其他微量元素的比值(Ba/Nb,Ba/Th,La/Nb,Nb/U,Nb/Pb)均不显示正常洋中脊玄武岩的特征,微量元素原始地幔标准化蛛网图显示强烈富集K和Pb,亏损Nb,稀土元素显示较为平缓的分配模式。超基性蛇纹石化橄榄岩的主量元素特征为SiO2为38.91～45.49;TiO2含量为0.02～0.28;MgO含量很高,为36.87～40.61,TFe2O3含量为2.82～3.91,Mg#值为0.92～0.94。微量元素中Ni,Cr的含量很高,原始地幔标准化蛛网图显示橄榄岩强烈富集K和Pb,Ba,Th,La,Ce,Ti中等程度富集,而亏损Nb,Sr。稀土元素总量较低,标准化曲线显示轻稀土元素富集模式。结合地球化学特征及前人研究资料分析认为,西南印度洋中脊的基性岩和超基性岩属同源性质,其原始地幔物质可能为部分正常洋中脊亏损地幔混染了陆壳或远洋沉积物的结果。     

大洋上地幔中冈瓦纳大陆岩石圈的残留物：来自南大洋海岭的证据

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 LOMU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 岭 发 现 的 高 Mg安 山 质 火 山 玻 璃 ， 其 Sr－ Nd－ Pb同 位 素 组 分 与 LOMU极 其 相 似 。 因 此 ， 这 种 火 山 玻 璃 可 能 代 表 了 LOMU型 来 源 的 未 污 染 的 熔 融 物 ， 可 用 来 研 究 LOMU和 地 幔 的 成 分 特 征 。     

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…     

冲绳海槽中段表层沉积物物质来源的定量分离:Sr-Nd同位素方法

利用1994年85－904航次获取的冲绳海槽中段表层沉积物样品，测定其硅酸盐相的^87Sr/^86Cr和^143Nd/^144Nd比值，以定量研究冲绳海槽中段表层沉积物硅酸盐物质的来源，结果表明，冲绳海槽中段陆坡区表层沉积物硅酸盐相的^87Sr/^86Sr/^143Nd/^144Nd与东海陆架沉物硅酸盐相的^87Sr/^86Sr和^143Nd/^143Nd相当，槽底和东坡沉积物硅酸盐相的^87Sr/^86Cr和^143Nd/^144Nd值介于中国大陆硅酸盐物质和海槽水山碎屑的^87Sr/^86Sr,^143Nd/^144Nd比值之间，并大致具有两端员混合特征，利用以Sr同位素为参数的二端员混合方程进行物源定量分析的结果表明，冲绳海槽中段的西坡和槽底表层沉积物硅酸盐相以陆源物质为主，最大值为91．07％，由西向东，陆源物逐渐减少，在海槽东坡含量最小，最小值为9．93％，火山源物质在东坡含量最高，量大值为64．92％，由东向西，由北向东，火山源物质逐渐减少为零。     

东太平洋铁锰结核的Sr-Nd同位素体系及其对成矿环境的指示意义

对东太平洋1枚水成结核和2枚成岩－水成混成结核共25个微层样品进行了同位素质谱分析和等离子光谱分析，取得了结核壳层的^87Sr/^86Sr、^143Nd/^144Nd比值以及Mn,Fe,Ti,Al、稀土元素等含量，以此为基础探讨了不同类型结核中Sr-Nd同位素特征及地质意义。在水成结核A99中^87Sr/^86Sr比值与εNd值呈弱正相关，在成岩－水成混成结核5737G和5739G中^87Sr/^86Sr比值与εNd值呈负相关。^87Sr/^86Sr比值与εNd值在A99结核剖面中的分布反应了东太平洋10Ma（晚中新世）以来海水受到了强→弱→强的火山作用影响；^87Sr/^86Sr比值与εNd在5739G结核剖面中的变化表明成岩作用结核的生长起了重要的作用；而5737G结核剖面中的变化则反应了火山作用对结核的成长起了较大作用 。同时所有类型结核的初始壳层都具有较高的εNd值，表明火山作用突然加强可能是结核生长的一个重要驱动机制。     

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。     

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,     

印度洋亚丁-欧文-卡尔斯伯格脊三联点邻近洋脊的玄武岩地球化学特征及其地幔源区性质

本文研究了亚丁-欧文-卡尔斯伯格脊(AOC)三联点邻近洋脊的玄武岩样品在主量、微量元素和Pb-Sr-Nd同位素特征上的差异和联系并分析其原因。结果表明,AOC附近卡尔斯伯格脊和希巴洋脊的玄武岩均为正常型洋脊玄武岩(N-MORB),起源自亏损地幔,其中卡尔斯伯格脊的样品较希巴洋脊样品更亏损;欧文洋脊玄武岩样品为洋岛玄武岩(OIB)特征,其地幔源区可能有残余陆块物质的混染;亚丁洋脊玄武岩样品类型包括N-MORB、E-MORB和可能的大陆玄武岩,与洋壳形成过程中大陆岩石圈物质的贡献程度有关。除了卡尔斯伯格脊外,阿法热点对各洋脊的岩浆均有一定程度的影响。     

黄河入海口湿地区底质重金属污染的Pb同位素示踪

利用等离子体质谱仪(ICP-MS)和多接收同位素质谱仪(HR-MC-ICP-MS)等技术,对黄河入海口湿地区3个典型区(湿地保护区、采油区和河道)表层沉积物进行了系统的重金属微量元素和Pb同位素分析。结果表明,湿地保护区、采油区和黄河河道三个子区域表层沉积物重金属含量依次降低,受粒度控制明显,且符合第一类沉积物质量标准,处于较清洁水平。Pb同位素数据表明,黄河入海口湿地保护区表层沉积物样品207 Pb/206 Pb和208 Pb/206 Pb比值(0.839,2.090)与已发表文献的中国黄土207Pb/206Pb和208 Pb/206 Pb比值(0.841,2.083)接近,表明黄河湿地保护区内表层沉积物中的重金属Pb的主要来源为黄河自然源(黄土)。采油区及河道样品207 Pb/206 Pb,208 Pb/206 Pb比值(0.848,2.100;0.849,2.105)均高于湿地保护区样品,介于黄河悬浮体(0.865,2.131)及中国黄土之间,表明采油区和河道表层沉积中的Pb主要来源于自然源和人类生产活动。     

全球三大洋底高原重力异常与地壳厚度特征及对比研究*

翁通爪哇高原、凯尔盖朗高原与沙茨基海隆是全球三大洋底高原, 是大量岩浆喷发到地表的结果, 火山面积分别达1.90×10⁶、1.25×10⁶、0.53×10⁶km²。本文详细分析了该三大洋底高原的地形、剩余地幔布格重力异常(residual mantle Bouguer anomaly, RMBA)与重力反演的相对地壳厚度, 并结合地质与地球化学特征约束进行对比研究。结果显示, 翁通爪哇高原、凯尔盖朗高原与沙茨基海隆分别高出周围海底约4.3、5、4km, 相应的地幔布格重力异常最大变化值分别为250、330、200mGal, 以及相应的相对地壳厚度变化分别为11、13、9km, 表明形成三大洋底高原的岩浆量远远大于正常洋中脊的岩浆量。此外, 三大洋底高原皆形成于洋中脊附近。Nd、Pb、Hf同位素比值分析表明, 翁通爪哇高原的玄武岩组分为洋岛玄武岩; 凯尔盖朗高原大部分类似于洋岛玄武岩, 并含有洋中脊玄武岩组分; 沙茨基海隆的玄武岩组分主要为东太平洋海隆正常洋中脊玄武岩, 却又存在少量位于全球洋岛玄武岩范围内。这些特征揭示了三大洋底高原可能形成于“地幔柱-洋中脊相互作用”。对此本文提出了两种模式: 一为洋中脊被地幔柱拖拽至其上方; 二为洋中脊之下的软流圈受到地幔柱影响, 从而产生超常熔融与超厚地壳。     

闽北大嵛山岛火山岩岩石地球化学及成因研究

闽北近岸岛屿(大嵛山岛、浮鹰岛及东台山岛)晚中生代火山岩以凝灰岩、流纹岩类为主,偶见中基性安山岩类。大嵛山岛西北部火山岩定年结果为(100.2±1.7) Ma,可对应闽东上火山岩系石帽山群黄坑组,西部及东部火山岩定年结果为(116.7±1.5) Ma和(111.4±2.0) Ma,可对应闽东下火山岩系小溪组。主量元素结果显示该岛屿以酸性(SiO_2含量65%)火山岩为主,钾含量较高,主要为高钾钙碱性-钾玄岩。稀土元素配分图表现为轻稀土富集的右倾型特征,微量元素蛛网图表现出富集Rb、K、Pb等大离子亲石元素(LILE),亏损Ta、Nb、Ti等高场强元素(HFS),Eu负异常,具有明显的壳源特征。两阶段Nd模式年龄(T_(2DM))为1 401～1 327 Ma,表明岩浆可能主要来源于中元古界陆壳物质。Pb同位素特征显示与富集地幔EMⅡ存在亲缘关系,表明研究区火山岩岩浆可能主要来源于与俯冲作用有关的大陆地壳物质。小溪组和黄坑组火山岩Sr同位素初始比值(~(87)Sr/~(86)Sr)i分别为0.710 13～0.711 10和0.722 82,~(143)Nd/~(144)Nd值分别为0.512 208～0.512 214和0.512 267,ξNd(t)值分别为-6.1～-6.0和-5.2,表明两组火山岩岩浆来源存在差异,可能存在不同程度的幔源物质混合作用。结合区域构造背景认为,研究区晚中生代火山岩的形成与太平洋板块俯冲作用密切相关,具有板内及火山弧特征。     

高纬度北大西洋地幔放射成因同位素成分

高纬度北大西洋地幔放射成因同位素成分ＤｉｅｔｅｒＦ．Ｍｅｒｔｚ等冰岛熔岩以及周围上地幔熔岩的成因一直令人争执不休。为解释冰岛上观察到的同位素趋势，有人提供了一个丰富的地幔羽源与衰竭的洋中脊玄武岩（ＭＯＲＢ）源或衰竭的地幔羽源的混合过程。在本文中，冰岛...