第九届青年地学论坛

      研究发现太平洋有数以万计的海山（Wessel等, 2010）。而这些海山中大部分的海山（~72%）与地幔柱活动没有关系（Zhao等，2022）。那这些非地幔柱成因的海山是如何形成的呢？目前的观点包括：（1）小规模地幔对流（Ballmer等, 2007）；（2）俯冲板块前缘发生挠曲（Hirano等, 2006）；（3）板块拉伸或者热收缩导致的岩石圈破裂（Foulger & Natland, 2003；Sandwell等, 1995）。前两个模型中，描述的是发生在成熟的大洋岩石圈之下的岩浆作用过程。而事实上，Hillier（2007）的研究显示，太平洋中99%以上的海山形成于正在生长的大洋岩石圈之上。关于第三种模型，Niu（2018）认为岩石圈破裂可以为岩浆喷出提供通道，但并不能导致岩浆的形成。因此，这些海山的成因仍然是个未解之谜。
      本文以南太平洋Pukapuka洋脊海山玄武岩和南太平洋13-23°S洋中脊玄武岩为研究对象，对其进行了系统的全岩主量元素、微量元素、Sr-Nd-Pb-Hf同位素以及Fe同位素组成分析。分析结果发现，Pukapuka海山玄武岩的化学组成与海山经度呈现系统性的变化，南太平洋13-23°S洋中脊玄武岩化学组成与纬度呈现系统性的变化。这些玄武岩化学组成的空间变化一致指示：（1）海山的地幔源区极不均一；（2）不均一地幔脊向流动并伴随减压熔融，在流动过程中逐渐消耗富集地幔物质，产生了空间上有化学成分系统性变化的玄武质岩浆；（3）残余的不均一地幔最终到达洋脊之下并混染了洋脊之下的地幔，产生了在纬度上有系统性化学组成变化的洋中脊玄武岩。我们的发现不仅可以解释太平洋大部分海山的成因，而且还解释了南太平洋13-23°S洋中脊两侧诸多地球物理上的不对称现象， 如海山数量的分布、布格重力异常、上地幔地震波速和电导率、各向异性等（MELT，1998）。因此，我们认为，非地幔柱成因的海山往往是由极不均一的地幔由于脊向流动发生减压熔融而产生，这样的海山往往垂直于洋脊、以海山链的形式产生于正在生长的大洋岩石圈之上。

地幔不均一,海山链,洋中脊玄武岩,岩石地球化学