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GCA洋岛玄武岩具有重的57Fe地

来源:萨摩亚 时间:2021/4/27
通过研究洋岛玄武岩(OIB,oceanislandbasalts)大量的同位素和微量元素指示地幔不均一,跨度从几百公里到小于一公里或一米(ZindlerandHart,;Weaver,;Hofmann,)。在大多数OIB中放射性同位素组成(Sr-Nd-Pb)的变化可以用五种原始组分(亏损地幔、普通地幔(PREMA)或FOZO组分、两种富集地幔组分(EM1/EM2)、HIMU组分)的任意混合来解释(Stracke,,图1)。除此之外,Os同位素、惰性气体、短周期放射性同位素系统(比如:3He/4He和W/W异常)和过渡族元素比值(比如:Fe/Mn)被使用证实了OIB中含有少量的原始地幔、下地幔或起源于地核的组分。地幔的岩石具有非均质性的特征,洋岛玄武岩地球化学的非均质性很大程度上是再循环的地壳物质造成。利用铁同位素将OIB源区的地球化学非均质性与不同地幔岩性联系起来,这是由于它们矿物的特异性平衡分馏效应或它们的组成造成(比如:产生于核幔边界的动力分馏岩心流体的融合)。本文作者分析测试获得了萨摩亚地盾(Samoanshield)和亚速尔群岛火山(Azoresvolcanoes)的Fe同位素数据,以及相平衡和平衡矿物-熔体同位素分馏模型。通过研究这些OIB岩浆使我们能够获知起源于地核和再循环的地幔组分在产生重的δ57Fe熔体中的作用。结果显示萨摩亚地盾岩浆的Fe同位素组成范围为:δ57Fe=0.07-0.21‰(±0.02‰,2SE),平均的δ57Fe=0.15‰,这与平均的MORB一致(Tengetal.,)。亚速尔群岛样品的Fe同位素组成呈现较大的变化:δ57Fe=0.05-0.37‰(±0.02‰,2SE)。重的δ57Fe与由于含有地壳组分富集放射性同位素有关,而与Fe/Mn比值或任何地核参与的指标无关。然而,类似于MORB的榴辉岩的单阶段熔融不能产生皮特凯恩、亚速尔群岛、萨摩亚岩浆显示的重的δ57Fe。具有反应带的辉石岩熔体(通常被认为是OIB源区的一部分)是榴辉岩熔体和橄榄岩混合形成,不能够产生OIB中最重的Fe同位素组成。相反,OIB中重的δ57Fe熔体的产生需要满足:(1)使俯冲的榴辉岩的同位素比其原始MORB变得更重的过程(比如:热液蚀变、变质作用、沉积物的输入);(2)岩石圈过程(比如:再活化之前冻结的低程度熔融产生的熔体或被硅质熔体交代的岩石圈物质的贡献);(3)限制重的δ57Fe的熔体被周围低的δ57Fe的物质稀释的熔融条件。本文作者认为上述任何一个单一的过程都不可能产生皮特凯恩、亚速尔群岛、萨摩亚岩浆所呈现的重的δ57Fe。总的来说,不能认为起源于再循环地壳物质的辉石岩是OIB中重的δ57Fe熔体的唯一制造者,也不能认为这些特征与地核的贡献有关。相反,重的δ57Fe的OIB熔体不能归因于一个独特的来源或过程。这种不确定性指示了从再生岩石的形成到地幔熔融的多个过程:MORB产生、低温蚀变、地幔异质性的发展和岩石圈过程,最后这些岩浆从洋岛喷发。图1:萨摩亚、皮特凯恩和亚速尔群岛同位素数据的地球化学趋势图

图4:可能导致OIB流体中δ57Fe比预测的榴辉岩单阶段熔融更重的过程示意图,这些过程包括:热液蚀变、变质作用、沉积物的贡献

图5:具有反应带辉石岩的形成和随后产生重的δ57Fe熔体的示意图参考文献:CarolineR.Soderman,etal."Heavyδ57FeFeinoceanislandbasalts:Anon-uniquesignatureofprocessesandsourcelithologiesinthemantle."GeochimicaetCosmochimicaActa():-.

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