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地幔对流作用 地幔柱相互作用的新模式

发布时间:2017-08-10 17:58:16 来源:www.ckkts.com
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地幔对流作用
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富集 地幔亏损地幔
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(示意图与文中内容无关)

原始地幔标准化数据
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图1西南印度洋中脊东段地形图,红色虚线区域为我国具有专属勘探权的多金属硫化物勘探合同区。

研究区位于我国在西南印度洋脊的专属多金属硫化物勘探合同区,其中,位于50°28‘E处的洋脊段27具有~10km厚的洋壳(正常洋壳平均厚度为7km),地形比两侧洋脊浅约1km(图1)。

虽然地球物理研究曾提出该洋脊段与距其900km以南的Crozet热点发生了相互作用,然而,由于该洋脊段出露的岩石均为N-MORB并未发现E-MORB。因此,该洋脊是否与地幔柱发生了相互作用一直缺乏关键的地球化学证据。

我国大洋一号多次对于合同区洋脊段进行了系统的地质调查并采集了大量珍贵的洋中脊玄武岩样品。

该研究通过系统的地球化学研究在洋脊段27处识别出一类同位素富集的N-MORB,提出其记录了富集的Crozet地幔柱物质的二次熔融过程,且这类MORB在全球洋中脊玄武岩中都是非常特殊的(图2)。

其成因模式如图3b所示:Crozet地幔柱物质在向洋中脊运移过程中,由于大洋岩石圈底部逐渐变浅促使地幔柱物质发生减压熔融,从而使得地幔柱物质亏损微量元素,而当地幔柱物质最终运移到洋中脊下方,再次发生减压熔融形成N-MORB。由于地幔柱的同位素组成在部分熔融过程并不会明显改变,因此最终形成的N-MORB保留了地幔柱物质同位素富集的特征。

我的世界地幔mod
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图2同位素富集的N-MORB与全球洋中脊玄武岩在同位素及微量元素组成上的差异。全球洋中脊玄武岩多表现为微量元素与同位素的耦合(橘色箭头),而同位素富集的N-MORB具有与其截然不同的变化趋势(蓝色箭头),揭示了一种特殊的地幔过程。

脊灰减毒活疫苗
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图3 a)经典的洋中脊-地幔柱相互作用模型,以冰岛为例,作用形式为富集的地幔柱物质在洋中脊处发生熔融,形成同位素与微量元素均富集的玄武岩;b)该研究提出的远距离下的洋中脊-地幔柱相互作用,以西南印度洋洋脊段27为例,其不同之处在于地幔柱物质在向洋中脊运移过程中发生降压熔融,最终亏损的熔融残余在洋中脊处再次发生熔融,形成同位素富集的N-MORB。

此外,通过统计全球MORB数据发现,同位素富集的N-MORB多分布在慢速-超慢速扩张洋中脊,周围多有地幔柱分布,且地幔柱与洋中脊距离较远(~500-1200km)。因此,该研究提出,同位素富集的N-MORB可作为识别远距离下的地幔柱-洋中脊相互作用的地球化学指标。

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