第七届青年地学论坛

    起源于地幔深处的地幔柱向地表传输物质和能量，并引发强烈的火山活动，例如洋岛玄武岩(oceanic island basalts，OIBs)。OIBs由来自下地幔的地幔柱物质直接熔融形成，通常作为研究下地幔组成特征的重要媒介。H₂O的存在可以对地幔岩石的物理化学性质产生重大影响，因此确定地球内部H₂O含量以及分布特征对于理解地球演化以及动力学过程具有重要意义。尽管前人已经研究了许多OIBs的H₂O含量，但印度洋的一些OIBs的H₂O含量没有很好的约束。
    我们选取了由Kerguelen与Crozet地幔柱产生的新生代玄武岩作为研究对象，其微量元素和同位素组成表明本研究中的玄武岩是由地幔柱直接熔融形成的。我们测量了玄武岩中的单斜辉石斑晶和橄榄石斑晶的H₂O含量，据此计算得到的初始岩浆H₂O含量分别为：Kerguelen玄武岩1.68 ± 0.54 wt.%，Crozet玄武岩3.33 ± 1.07 wt.%；进一步计算得出Kerguelen地幔柱的H₂O含量为1805 ± 579 wt.ppm，Crozet地幔柱的H₂O含量为1937 ± 623 wt.ppm。Kerguelen和Crozet地幔柱的H₂O/Ce比估计分别为339 ± 64和521 ± 165。我们收集了前人文献中报道的与地幔柱有关的玄武岩数据，并重新计算了其地幔源区的H₂O含量和H₂O/Ce比。与其他产生OIBs的地幔柱相比，Kerguelen和Crozet地幔柱具有很高的H₂O含量，且保持着OIBs的H₂O/Ce比范围的上限。该结果表明，Kerguelen和Crozet地幔柱中有与俯冲板块有关的富H₂O物质加入。高H₂O含量和H₂O/Ce比表明，在俯冲过程中，由于不同的深度具有不同的热力学条件，再循环物质经历了不同程度的脱水和/或再水化。Kerguelen和Crozet玄武岩中的高H₂O含量表明，与OIBs有关的地幔柱尾部可能含有类似于产生太古代科马提岩和显生宙大火成岩省的地幔柱头部的高H₂O含量。

水含量,洋岛玄武岩,地幔柱,单斜辉石