中国科学D辑
中國科學D輯
중국과학D집
SCIENCE IN CHINA(SERIES D)
2007年
2期
244-253
,共10页
卜文瑞%石学法%张铭杰%刘季花
蔔文瑞%石學法%張銘傑%劉季花
복문서%석학법%장명걸%류계화
Fe-Mn结壳%稀有气体%同位素地球化学%地幔不均一性%太平洋
Fe-Mn結殼%稀有氣體%同位素地毬化學%地幔不均一性%太平洋
Fe-Mn결각%희유기체%동위소지구화학%지만불균일성%태평양
对太平洋海山Fe-Mn结壳最表层样品的稀有气体同位素丰度与组成测定发现, Fe-Mn结壳稀有气体存在如下特征: ① He, Ar同位素丰度与组成存在明显的分组现象, 分别命名为低3He/4He型和高3He/4He型; ②低3He/4He型样品4He丰度高(平均为191×10-9 cm3·STP·g-1), 4He, 20Ne和40Ar丰度变化范围大(分别为42.8×10-9～421×10-9, 5.40×10-9～141×10-9和773×10-9～10976×10-9 cm3·STP·g-1); 高3He/4He型样品4He丰度低(平均为11.7×10-9 cm3·STP·g-1), 4He, 20Ne和40Ar丰度变化范围小(分别为7.57×10-9～17.4×10-9, 10.4×10-9～25.5×10-9和5354×10-9～9050×10-9 cm3·STP·g-1); ③低3He/4He型样品3He/4He比值(R/RA=2.04～2.92)远低于MORB值(R/RA=8±1), 40Ar/36Ar比值(447～543)明显较大气值(295.5)高; 高3He/4He型样品3He/4He比值(R/RA=10.4～12.0)略高于MORB值(R/RA=8±1), 40Ar/36Ar比值(293～299)接近大气值; ④所有样品的Ne同位素组成(20Ne/22Ne和21Ne/22Ne比值分别为10.3～10.9和0.02774～0.03039)与38Ar/36Ar比值(0.1886～0.1963)变化都很小, 无明显分组, 且与大气相应值(38Ar/36Ar, 20Ne/22Ne, 21Ne/22Ne比值分别为0.187, 9.80和0.029)接近. 样品的稀有气体组成与区域不均一性表明, 稀有气体主要来自下地幔, 低3He/4He型与高3He/4He型样品的稀有气体同位素组成分别类似于HIMU型和EM型富集地幔特征. 具有HIMU型稀有气体同位素组成特征的低3He/4He型结壳产出于麦哲伦海山、马尔库斯-威克海岭、马绍尔海山链和中太平洋海山, 具有EM型稀有气体同位素组成特征的高3He/4He型结壳产出于莱恩群岛海山链, 可能暗示了麦哲伦海山、马尔库斯-威克海岭、马绍尔海山链和中太平洋海山起源于HIMU型下地幔源区, 莱恩群岛海山链起源于EM型下地幔源区, 这与海山基底玄武岩研究得到的结果相吻合. 源区性质的差异是Fe-Mn结壳稀有气体明显分组的根本原因, 地幔脱气作用使得样品的稀有气体核素丰度同步降低, 而源区放射性成因核素的积累对Fe-Mn结壳稀有气体核素丰度和同位素比值的影响甚微.
對太平洋海山Fe-Mn結殼最錶層樣品的稀有氣體同位素豐度與組成測定髮現, Fe-Mn結殼稀有氣體存在如下特徵: ① He, Ar同位素豐度與組成存在明顯的分組現象, 分彆命名為低3He/4He型和高3He/4He型; ②低3He/4He型樣品4He豐度高(平均為191×10-9 cm3·STP·g-1), 4He, 20Ne和40Ar豐度變化範圍大(分彆為42.8×10-9～421×10-9, 5.40×10-9～141×10-9和773×10-9～10976×10-9 cm3·STP·g-1); 高3He/4He型樣品4He豐度低(平均為11.7×10-9 cm3·STP·g-1), 4He, 20Ne和40Ar豐度變化範圍小(分彆為7.57×10-9～17.4×10-9, 10.4×10-9～25.5×10-9和5354×10-9～9050×10-9 cm3·STP·g-1); ③低3He/4He型樣品3He/4He比值(R/RA=2.04～2.92)遠低于MORB值(R/RA=8±1), 40Ar/36Ar比值(447～543)明顯較大氣值(295.5)高; 高3He/4He型樣品3He/4He比值(R/RA=10.4～12.0)略高于MORB值(R/RA=8±1), 40Ar/36Ar比值(293～299)接近大氣值; ④所有樣品的Ne同位素組成(20Ne/22Ne和21Ne/22Ne比值分彆為10.3～10.9和0.02774～0.03039)與38Ar/36Ar比值(0.1886～0.1963)變化都很小, 無明顯分組, 且與大氣相應值(38Ar/36Ar, 20Ne/22Ne, 21Ne/22Ne比值分彆為0.187, 9.80和0.029)接近. 樣品的稀有氣體組成與區域不均一性錶明, 稀有氣體主要來自下地幔, 低3He/4He型與高3He/4He型樣品的稀有氣體同位素組成分彆類似于HIMU型和EM型富集地幔特徵. 具有HIMU型稀有氣體同位素組成特徵的低3He/4He型結殼產齣于麥哲倫海山、馬爾庫斯-威剋海嶺、馬紹爾海山鏈和中太平洋海山, 具有EM型稀有氣體同位素組成特徵的高3He/4He型結殼產齣于萊恩群島海山鏈, 可能暗示瞭麥哲倫海山、馬爾庫斯-威剋海嶺、馬紹爾海山鏈和中太平洋海山起源于HIMU型下地幔源區, 萊恩群島海山鏈起源于EM型下地幔源區, 這與海山基底玄武巖研究得到的結果相吻閤. 源區性質的差異是Fe-Mn結殼稀有氣體明顯分組的根本原因, 地幔脫氣作用使得樣品的稀有氣體覈素豐度同步降低, 而源區放射性成因覈素的積纍對Fe-Mn結殼稀有氣體覈素豐度和同位素比值的影響甚微.
대태평양해산Fe-Mn결각최표층양품적희유기체동위소봉도여조성측정발현, Fe-Mn결각희유기체존재여하특정: ① He, Ar동위소봉도여조성존재명현적분조현상, 분별명명위저3He/4He형화고3He/4He형; ②저3He/4He형양품4He봉도고(평균위191×10-9 cm3·STP·g-1), 4He, 20Ne화40Ar봉도변화범위대(분별위42.8×10-9～421×10-9, 5.40×10-9～141×10-9화773×10-9～10976×10-9 cm3·STP·g-1); 고3He/4He형양품4He봉도저(평균위11.7×10-9 cm3·STP·g-1), 4He, 20Ne화40Ar봉도변화범위소(분별위7.57×10-9～17.4×10-9, 10.4×10-9～25.5×10-9화5354×10-9～9050×10-9 cm3·STP·g-1); ③저3He/4He형양품3He/4He비치(R/RA=2.04～2.92)원저우MORB치(R/RA=8±1), 40Ar/36Ar비치(447～543)명현교대기치(295.5)고; 고3He/4He형양품3He/4He비치(R/RA=10.4～12.0)략고우MORB치(R/RA=8±1), 40Ar/36Ar비치(293～299)접근대기치; ④소유양품적Ne동위소조성(20Ne/22Ne화21Ne/22Ne비치분별위10.3～10.9화0.02774～0.03039)여38Ar/36Ar비치(0.1886～0.1963)변화도흔소, 무명현분조, 차여대기상응치(38Ar/36Ar, 20Ne/22Ne, 21Ne/22Ne비치분별위0.187, 9.80화0.029)접근. 양품적희유기체조성여구역불균일성표명, 희유기체주요래자하지만, 저3He/4He형여고3He/4He형양품적희유기체동위소조성분별유사우HIMU형화EM형부집지만특정. 구유HIMU형희유기체동위소조성특정적저3He/4He형결각산출우맥철륜해산、마이고사-위극해령、마소이해산련화중태평양해산, 구유EM형희유기체동위소조성특정적고3He/4He형결각산출우래은군도해산련, 가능암시료맥철륜해산、마이고사-위극해령、마소이해산련화중태평양해산기원우HIMU형하지만원구, 래은군도해산련기원우EM형하지만원구, 저여해산기저현무암연구득도적결과상문합. 원구성질적차이시Fe-Mn결각희유기체명현분조적근본원인, 지만탈기작용사득양품적희유기체핵소봉도동보강저, 이원구방사성성인핵소적적루대Fe-Mn결각희유기체핵소봉도화동위소비치적영향심미.
