地幔的化学不均一性

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根据幔源超基性岩和玄武岩的同位素研究，人们在30年前就认识到地幔在同位素组成上的不均一性。例如，洋中脊玄武岩和洋岛玄武岩在Sr、Pb、Nb同位素组成上有显著差异，前者的源区较后者Rb、U和Sm等元素亏损较大。这种地幔同位素不均一性尺度可以从几厘米到几千千米大的规模；各种同位素比值间存在本质上相关性；不均一性尺度可以从几厘米到几千千米大的规模；各种同位素比值间存在本质上相关性；不均一发育的年龄可达几十亿年的数量级。同位素可区分洋中脊或洋岛玄武岩的地幔。这些发现在研究地幔演化和动力学方面提供了基本的格架。

　　研究表明，Nb、Sr和Pb同位素组成的全球分布不是无规则可循的。除极少数外，大多数富集地幔组分（EM）限制在赤道与南纬50°S之间的地带内，其中87Sr/88Sr值大于0.705，Hart（1984）定义这个带为Dupal异常，铅同位素指标为△（206Pb/204Pb）>+60。一个强烈Dupal地幔区存在于中大西洋中脊与中印度洋之间，另一个存在于西太平洋与中太平洋之间，但它在南半球的太平洋中脊却是缺乏的。

　　大洋玄武岩的铅同位素组成一般落在地球等时线（geochron）的右边，要求U/Pb值在过去有显著增加。在洋中脊玄武岩中，铅同位素比值形成了一个线性趋势。这已经被解释为地幔等时线（约1.7Ga）或在HIMU组分与DMM组分之间的混合线。这些解释意味着，这种特别的铅同位素组成是早期分异作用的结果。另一种解释认为，HIMU源区是早期分异事件的残留物，而洋中脊玄武岩的铅同位素组成主要反映了最近产生的高U/Pb值源区与低206Pb/204Pb值地幔的混合。换句话说，所谓的“地幔等时线”可以是在上地幔内连续分异和对流混合的产物，因此没有真实年龄意义，因为洋中脊玄武岩的分异年龄可能小于1Ga。

　　地幔化学不均一性的起因主要有3种可能的途径：①地幔部分熔融及岩浆析出②地幔交代作用③地壳及岩石圈物质重新进入地幔对流。其中，前两种过程对地幔岩Rb/Sr值和Sm/Nd值的影响是一致的，使它们始终保持负相关关系，并在Nd-Sr同位素图上形成地幔系列（mantle array），而对地幔岩U/Pb值和Th/Pb值的影响不一致。在部分熔融过程中，U/Pb值和Rb/Sr值呈正相关变化；在地幔交代过程中，U/Pb值与Rb/Sr值呈负相关变化，从而使不同大洋玄武岩的锶、铅同位素组成表现出不同的相关性，而对整个大洋玄武岩则不显示出相关性。

　　目前，人们以着手模拟地幔化学不均一性、壳-慢演化和对流作用。对古太古代地幔亏损的模式也已经开始研究，全地幔相对于层状地幔的对流作用正在受到注意。根据特征性微量元素对比。Hofmann（1988）认为，今天洋中脊玄武岩源区的化学不均一性不是在大陆地壳提取期间产生的，而是由于在此之后残余地幔分异成为亏损的洋中脊玄武岩和富集的洋岛玄武岩。文章来源：洛克斯石油论坛 洛克斯石油网