南太平洋Louisville海山玄武岩的成因与源区特征

Characters)：Intraplate oceanic basalts include not only those from oceanic islands above the sea level, but also those from seamounts under the sea level. However, understanding of intraplate basalts are mainly from researches on oceanic island basalts. The Louisville Seamount Chain located in the south Pacific is one of the largest volcanic chains in the world, only smaller than the Hawaiian-Emperor Chain in Pacific. The IODP 330 expedition drilled four seamounts of this chain and found that all core samples are alkaline basalts. Therefore, these basalts are ideal samples to study the genesis of intraplate alklaine basalts. Here we analyze the elements (including minor elements, e.g. Ni, Mn, Ca) and stable isotopes (O and Mg) of olivine phenocrysts and the radiogenetic isotopes (Sr, Pb) of the melt inclusions in the olivine phenocrysts, as well as their whole-rock geochemistry, to understand the genesis and the source compositions of these intraplate alkaline basalts.

典型的大洋板内岩浆作用产物不仅包括出露于海平面之上的海岛，还包括沉没在海面之下的海山。然而，目前对板内玄武岩的认识主要来自于对洋岛玄武岩（OIB）的研究。南太平洋的Louisville海山链是规模仅次于夏威夷-皇帝海岭的火山链。IODP 330 航次对Louisville海山链中的4 座海山进行了钻探取样，发现这些海山都由碱性玄武岩组成，是研究板内碱性玄武岩成因的理想对象。通过分析玄武岩中橄榄石斑晶的元素（包括微量元素Ni,Mn,Ca）、稳定同位素（O 和Mg）以及其中熔体包裹体的元素和放射性成因同位素（Sr, Pb）组成，结合全岩的地球化学特征，探讨板内碱性玄武岩的成因及其源区的岩性组成和化学不均一性。

南太平洋Louisville海山链规模仅次于夏威夷-皇帝海岭，是研究板内洋岛玄武岩（OIB）的理想对象。本项目基于Louisville碱性玄武岩和夏威夷洋岛玄武岩的Mg同位素组成对地幔Mg同位素不均一性进行了重新评估。我们的统计研究发现，无论是已经发表的OIB的Mg同位素数据，还是本研究新获得的数据，都显示出板内碱性玄武岩系统性地具有比拉斑玄武岩轻的Mg同位素组成。通过探讨各种微量元素比值指标与δ26Mg值之间的相关性发现，大部分OIB的δ26Mg值与部分熔融程度敏感的微量元素比值（如Nb/Zr，La/Sm等）之间具相对较高的相关性显著水平，而与源区组成相关的比值（如Nb/Th，Hf/Sm等）之间的相关性显著水平则逐渐降低。相关性的差异说明这些板内玄武岩的Mg同位素组成主要受控于部分熔融程度。模拟计算表明，再循环洋壳（石榴辉石岩或者榴辉岩）熔融过程中，由于石榴子石效应，低程度熔融会导致玄武岩的Mg同位素组成发生明显分馏。同时，我们也关注到在一定的熔融程度下，Louisville海山玄武岩的Mg同位素组成明显比其它OIB轻，反映其源区的再循环洋壳的贡献没有或者显著低于其它OIB。在进一步约束了Mg同位素在高温条件下的分馏机制后，大洋/大陆板内玄武岩的Mg同位素组成即可用于示踪与再循环物质有关的深部地幔源区特征，例如（1）与重循环碳酸盐相关的岩浆熔融或反应活动；（2）由全球OIB定义的经典EM1、EM2以及HIMU地幔端元等。