Nature and Scale of Mantle Heterogeneities in Upper Mantle Reservoirs: Evidence from trace element abundances and Os isotopic compositions in the Oman ophiolite

上地幔储层地幔异质性的性质和规模:来自阿曼蛇绿岩中微量元素丰度和 Os 同位素组成的证据

基本信息

项目摘要

Geochemical and isotopic evidence indicates that the upper mantle, the source of mid-ocean ridge basalts (MORB), has been depleted by melt extraction processes over geological periods. It has been suggested that the residual mantle, after extraction of MORB, represents a geochemically homogeneous reservoir. Recently, Re-Os systematics of MORB have been used to postulate global chemical heterogeneities of the depleted oceanic upper mantle that is related to the recycling process of ancient oceanic crust. The nature and scale of these mantle heterogeneities, introduced by the recycling processes, is unknown. The study of mantle heterogeneities by the direct analyses of mantle peridotites is difficult because of the extreme depletion of incompatible, lithophile elements. The Re-Os method is ideally suited for studying ultramafic (mantle) rocks and detecting recycled ancient oceanic crust in the upper mantle, as Os an element compatible with mantle minerals, while Re is moderately incompatible. Small degrees of partial melting of a fertile mantle will remove some Re from the source reducing the growth of the radiogenic 187Os in the residue. Our preliminary analyses on mantle rocks of the Oman ophiolite reveal a large spread in Os isotopic compositions suggesting an along-strike isotope variability of the paleo-ridge which suggest the presence of a highly heterogenous upper mantle. The purpose of the proposed study is, to determine the trace element signature and the Os isotopic composition of the different lithologies of the oceanic lithosphere and, in addition, to monitor the nature and scale of the geochemical and isotopic herteogeneities.
地球化学和同位素证据表明,作为大洋中脊玄武岩(MORB)来源的上地幔,在地质时期的熔体提取过程中已被耗尽。有人认为,MORB 提取后残留的地幔代表了地球化学均质的储层。最近,MORB 的 Re-Os 系统学已被用来假设与古代洋壳的再循环过程相关的耗尽的海洋上地幔的全球化学异质性。由回收过程引入的这些地幔异质性的性质和规模尚不清楚。由于不相容亲石元素的极度匮乏,通过直接分析地幔橄榄岩来研究地幔异质性是很困难的。 Re-Os 方法非常适合研究超镁铁质(地幔)岩石和探测上地幔中再循环的古代洋壳,因为 Os 是一种与地幔矿物相容的元素,而 Re 则具有一定程度的不相容性。肥沃地幔的小程度部分熔化将从源头去除一些Re,从而减少残留物中放射性187Os的生长。我们对阿曼蛇绿岩地幔岩石的初步分析揭示了 Os 同位素成分的广泛分布,表明古脊的沿走向同位素变异性,这表明存在高度异质的上地幔。本研究的目的是确定海洋岩石圈不同岩性的微量元素特征和锇同位素组成,此外还监测地球化学和同位素异质性的性质和规模。

项目成果

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