西南太平洋劳海盆地幔源区性质及俯冲组分对地幔源区的影响

Compared to the youth fund of the national natural science fund project which focused only on seafloor volcanic lava from southern part of Lau basin spreading center which including Eastern Lau Spreading Center (ELSC) and Valu Fa Ridge (VFR), this project will focus on seafloor basaltic lavas from Central Lau Spreading Center (CLSC), ELSC and VFR. By using isotopic tracers, this study will carry out a comprehensive study of Hf isotope and U-series isotope on these lavas. The obtained data, combined with major-, trace element and Sr-Nd-Pb isotopic compositions on the same rocks, and with geochemical data for Tonga arc lavas and Pacific oceanic crust being subducted along Tonga trench, will be used as indicating elemental geochemical cycle on the supra-subduction zone (SSZ) composed of subducted Pacific oceanic crust, Tonga arc and Lau back-arc basin, and discussing the mass balance between subduction input and volcanic output at arc and back-arc sites at the subduction factory. The goal of the project, on the basis of the results obtained by the youth fund, will provide further constraints on mantle source beneath Lau Basin, and discuss the role of fluids released from subducted slab on the nature of mantle source and its partial melting. Finally the project will provide some important information for developing a general petrogenetic model of seafloor lavas from Lau Basin.

与青年基金项目只对劳海盆扩张中心南段的东劳扩张中心和瓦路法脊处的海底熔岩进行研究相对比的是，本项目将以西南太平洋汤加弧后的中劳海盆扩张中心（CLSC）、东劳扩张中心（ELSC）及其增进端（瓦路法脊，VFR）的海底熔岩为研究对象，利用同位素示踪技术，对这些岩石从Hf同位素和U系同位素地球化学角度开展研究。所获得的分析数据，结合相同样品已有的主微量元素、Sr-Nd-Pb同位素数据，并结合汤加弧以及正在俯冲的中生代太平洋洋壳的地球化学数据，分析在俯冲洋壳-汤加弧-劳弧后盆地这一整体的超俯冲带（SSZ）系统下元素的地球化学循环，并探讨此俯冲工厂里的洋壳俯冲输入与弧及弧后输出之间的物质关系。本项目的目标是在青年基金项目的基础上，对地幔源区性质提供进一步约束，并探讨俯冲板片释放的流体对地幔源区性质及部分熔融作用的影响，为建立劳海盆海底熔岩一般性成因模型提供重要信息。

本研究对51件样品开展主微量-Sr-Nd-Pb同位素补充测试以及Hf同位素、U系同位素等的综合研究，结合前人的数据，探讨了劳海盆不同构造位置岩性多样性的原因、印度洋型地幔对太平洋型地幔的置换范围以及俯冲组分对于劳海盆海底熔岩成因的影响。研究结果表明，（1）劳海盆熔岩类型的多样性记录了劳海盆地区的复杂弧后扩张动力系统。劳海盆扩张中心的岩浆主要受来自蚀变洋壳含水流体的影响，并在劳海盆南部处，从VFR，ELSC到CLSC，岩浆受含水流体的影响递减。劳海盆地区扩张中心岩浆的含水流体输入量受扩张中心与火山弧之间的距离控制。（2），中劳扩张中心之下的地幔具有太平洋与印度洋型地幔叠加的特征，ELSC与VFR地区的地幔类型均属于印度洋型地幔，Samoa火山链地区的地幔属于印度洋型地幔，而Toufa火山链地区的地幔属于太平洋型地幔；（3）靠近弧前的VFR的样品（海沟之后<250 km）具有相对高的(238U/232Th)( 1.28–1.37)以及似弧的(230Th/238U) <1,与东侧的明显受到俯冲组分影响的汤加弧具有类似的成因过程。相对照的是，来自北部的中央劳海盆（ELSC, Relay zone和CLSC, 海沟之后>250 km）的样品都具有更低的(238U/232Th)以及似MORB的(230Th/238U) >1，这表明熔融作用是在似洋中脊系统的、残余石榴石存在的条件下启动的。