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Kerguelen地幔柱不同时期玄武岩的水含量变化及其与地幔柱演化的关系

批准号:
42073028
项目类别:
面上项目
资助金额:
61.0 万元
负责人:
顾笑龑
依托单位:
学科分类:
岩石地球化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
顾笑龑

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
地幔柱模型通常被用来解释大火成岩省和洋岛玄武岩的形成,分别代表地幔柱不同演化阶段的熔融产物。由于水的存在显著影响地幔物质的物理和化学性质,因此地幔柱水含量的变化是影响其演化的重要因素之一。研究显示,从大火成岩省到洋岛火山链,同一地幔柱产生的玄武岩的微量元素和同位素组成存在一定的变化。但是,玄武岩水含量的变化并没有得到系统研究,水在地幔柱演化中的作用也因此尚不明确。Kerguelen地幔柱形成了从大火成岩省(包括Kerguelen海洋高原等)到洋岛玄武岩(分布在Ninetyeast Ridge玄武岩火山链和Kerguelen群岛等),持续时间超过120 Ma的玄武岩序列,是研究水与地幔柱演化的关系的天然实验室。本项目将研究不同时期玄武岩的初始水含量,了解地幔柱中水含量的变化;结合H-O同位素组成和其它地球化学特征,分析水的来源和造成这些变化的机制,最终探讨水含量变化与地幔柱演化的关系。
英文摘要
The mantle plume model is a widely accepted explanation for the formation of large igneous provinces (LIPs) and oceanic island basalts (OIBs), representing melting products at different evolutional stages of individual mantle plumes (heads vs. tails). The existence of water can significantly affect the physical and chemical properties of mantle materials; it is therefore expected that the water content change may have influenced the plume evolution. Although previous studies have shown that the trace element and isotope compositions in basalts display some variations between the LIPs and OIBs generated by the same mantle plume, no systematic study has been conducted on the variations in water content and the role of water in the evolution of mantle plume has not been clarified. The Kerguelen mantle plume caused magmatic activities in the past more than 120 Ma. It generated a LIP (the Kerguelen Oceanic Plateau as the main body), and OIBs distributing along the Ninetyeast Ridge and in the Kerguelen Archipelagoes. In this project, primary water contents of basalts from different periods will be obtained to figure out the temporal variations in water content in the Kerguelen plume. Combining with the H-O isotopic compositions and other geochemical data, we will evaluate the origin of water and the mechanism responsible for the water content change. Once these data are acquired, the link between the water content change and the plume evolution is expected to be revealed.
在地幔柱模型中,其巨大的蘑菇状头部部分熔融形成大火成岩省,而其细长的热柱尾部则孕育了构成火山链的洋岛玄武岩。过往研究表明,大火成岩省与洋岛玄武岩在温度特性、地球化学特征等方面存在显著差异。尤为值得注意的是,即便少量的水,也能对地幔矿物与岩石的物理和化学性质产生深远影响,涵盖流变强度、热扩散率、熔融温度及离子扩散速率等,进而深刻影响地幔柱的物质上涌和温度变化机制。鉴于此,水含量的变化可能在地幔柱演化过程中扮演重要角色。.为深入探究水在地幔柱演化中的作用机制,本项目聚焦于Kerguelen地幔柱作用下形成的一系列海底高原与洋岛玄武岩,旨在揭示Kerguelen地幔柱的化学组成、同位素组成及水含量随时间的演化趋势,并进一步探讨这些因素之间以及与地幔柱演化之间潜在的耦合关系,从而明确水含量变化与地幔柱演化之间的内在联系。.项目研究结果显示,Kerguelen地幔柱相关的新生代洋岛玄武岩初始熔体水含量为1.68 ± 0.54 wt.%,而Crozet地幔柱相关的新生代洋岛玄武岩初始熔体水含量则为3.33 ± 1.07 wt.%。进一步计算表明,Kerguelen地幔柱尾部的水含量为1805 ± 579 ppm,Crozet地幔柱尾部的水含量为1937 ± 623 ppm。这些结果揭示,相较于其他生成洋岛玄武岩的地幔柱,Kerguelen和Crozet地幔柱的水富集程度更为显著。这一特征归因于Kerguelen和Crozet地幔柱中的再循环物质在俯冲过程中经历了不同程度的脱水与/或再水化作用,这些作用与不同深度的热条件及俯冲期间的水合作用密切相关。此外,我们的观察还发现,与生成古生代科马提岩和显生宙大火成岩省的地幔柱头部类似,与洋岛玄武岩相关的地幔柱尾部同样富含高量水分。更有趣的是,从Kerguelen地幔柱形成的海底高原玄武岩到洋岛玄武岩,随着喷发年代的逐渐年轻化,B元素含量呈现下降趋势,B同位素组成亦逐渐变轻,这暗示了海底高原玄武岩中地壳组分的混入程度逐渐增加。
雷琼地区新生代玄武岩的含水性研究
  • 批准号:
    41702046
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    顾笑龑
  • 依托单位:
国内基金
海外基金