劳盆地与马努斯盆地俯冲熔体与流体组分的识别——Sr-Nd-Pb同位素与独立成分分析

为了探讨俯冲沉积物与蚀变洋壳组分对弧后盆地岩浆作用的影响,利用独立成分分析从劳盆地、马努斯盆地,以及太平洋与印度洋共634组Sr-Nd-Pb同位素数据中提取了5个独立成分(IC1—IC5)。其中:IC1与_87Sr/_86Sr、Th/Nb值为负相关关系,表明其能够代表弧下地幔中的俯冲沉积物熔体组分的影响,能够很好地区别弧后盆地与洋中脊;弧后盆地IC5与Ba/Th值为负相关关系,暗示其能够反映弧下地幔中的俯冲蚀变洋壳脱水流体组分的影响;IC5与κ值(1.03Th/U)之间的关系,也说明洋中脊IC5可能与地幔中再循环蚀变洋壳的年龄有关。进而通过对比马努斯和劳盆地岩石中IC1与IC5间的差异,发现马努斯盆地东部裂谷(ER)表现出绝对值更高的IC1负异常以及与劳盆地相似的IC5特征,而马努斯盆地扩张中心与扩张转换带(MSC&ETZ)则表现出类似劳盆地的IC1特征以及更高的IC5正异常特征。两个盆地间的差异表明,ER更多地受到沉积物熔体组分影响,MSC&ETZ更少地受到俯冲洋壳脱水流体组分影响。其中,沉积物熔体组分影响可能与New Britain trench与Tonga trench巨大的沉积物厚度差异有关,而俯冲洋壳脱水流体组分影响可能受到了弧后扩张中心与俯冲带间距离的控制。

现代海底热液流体和硫化物Fe同位素组成特征及其地质意义

非传统稳定同位素体系地球化学及其应用近十多年来得到了快速发展，特别是低分辨率下Fe同位素的MC-ICP-MS高精度测试技术使得Fe同位素在地球科学领域得到广泛应用（Belshaw et al.，2000；Zhu et al．，2002；朱祥坤等，2013）。

东太平洋海隆2°S热液区硫化物He、Ar同位素组成

自东太平洋海隆(EPR)21°N首次发现高温热液喷口(Francheteau et al.,1979;Spiess et al.,1980)以来,沿EPR发现了一系列活动热液喷口和硫化物矿床。大量热液活动调查研究表明不同喷口热液流体化学特征具有很大相似性(Von Damm,1990;Von Damm et al.,1995),例如最早报道的加拉帕格斯裂谷热液流体3He/4He比值具有很好的一致性(Lupton et al.,1977;Jenkins et al.,1978)。

基于独立成分分析的马里亚纳弧后地幔源区特征研究

对采自太平洋洋中脊(277组)、印度洋洋中脊(159组)、马里亚纳海槽(53组)、马里亚纳岛弧(39组)、中南劳海盆(72组)共600组玄武岩数据进行了独立成分分析,从Sr-Nd-Pb五维同位素比值空间提取出占样本方差99%的3个独立成分(IC1,IC2,IC3),并利用这3个独立成分(ICs)与微量元素比值之间的相关性来讨论独立成分的起源。分析结果表明:IC1可以将马里亚纳海槽玄武岩与太平洋洋中脊及马里亚纳岛弧玄武岩区分,并且IC1值与(La/Sm)N比值呈正相关。IC2可以将马里亚纳海槽和马里亚纳岛弧玄武岩区分,而且IC2值与Ba/Th比值呈正相关;IC3可以将弧后盆地和洋中脊玄武岩区分,同时IC3值与Th/Nb呈负相关。分析独立成分的统计特征和微量元素比值特征可知,IC1与印度洋型MORB地幔的富集组分相关,IC2与太平洋板块俯冲产生的含水流体相关,IC3与再循环俯冲沉积物熔体相关。根据ICs地理分布特点,我们认为:1)马里亚纳海槽北部比南部受到更多印度洋型MORB地幔富集组分的影响,表明印度洋型MORB地幔可能从北部置换太平洋型MORB地幔;2)海槽北部地幔源区则是受到再循环沉积物熔体的影响较大,而中部和南部地幔源区可能受到更多俯冲流体的影响。

全球海水剖面Fe同位素组成的不均一性及其影响因素

全球海水剖面Fe同位素组成存在显著不均一性.对大西洋洋中脊、大西洋近海岸带、东太平洋和西太平洋弧后扩张中心多个站位的海水剖面溶解Fe浓度和Fe同位素组成进行了综合分析,得出以下主要认识:(1)不同区域的海水剖面溶解Fe浓度和Fe同位素组成呈现不同的变化特征,海水Fe同位素的变化趋势与海水溶解氧浓度变化一致,而与海水溶解Fe浓度呈镜像变化关系;(2)不同深度的海水溶解Fe浓度和Fe同位素组成特征的主要控制因素不同.表层海水受到大气降尘、生物作用影响呈现富重Fe同位素特征,受河流的影响Fe同位素组成偏轻;深层海水主要受到深海沉积和海底热液活动的影响,其中沉积物中的非还原溶解Fe导致海水富集重Fe同位素,而受洋中脊热液流体影响的深部海水显著富集轻Fe同位素;(3)将目前已知海底热液溶解Fe通量最小值(0.5Gmol/a)作为全球大洋的热液溶解Fe通量,利用不同来源的溶解Fe同位素与其通量间的关系估算海底热液对海洋的Fe循环的贡献为~5.5%.由于海底热液流体的Fe通量可能远大于0.5Gmol/a,因此,海底热液活动对海洋溶解Fe的贡献可能远超过前人的估算结果(6.0%).