太平洋Fe-Mn结壳He,Ne,Ar同位素特征与来源

摘要：

对太平洋海山Fe-Mn结壳最表层样品的稀有气体同位素丰度与组成测定发现, Fe-Mn结壳稀有气体存在如下特征: ① He, Ar同位素丰度与组成存在明显的分组现象, 分别命名为低3He/4He型和高3He/4He型; ②低3He/4He型样品4He丰度高(平均为191×10-9 cm3·STP·g-1), 4He, 20Ne和40Ar丰度变化范围大(分别为42.8×10-9～421×10-9, 5.40×10-9～141×10-9和773×10-9～10976×10-9 cm3·STP·g-1); 高3He/4He型样品4He丰度低(平均为11.7×10-9 cm3·STP·g-1), 4He, 20Ne和40Ar丰度变化范围小(分别为7.57×10-9～17.4×10-9, 10.4×10-9～25.5×10-9和5354×10-9～9050×10-9 cm3·STP·g-1); ③低3He/4He型样品3He/4He比值(R/RA=2.04～2.92)远低于MORB值(R/RA=8±1), 40Ar/36Ar比值(447～543)明显较大气值(295.5)高; 高3He/4He型样品3He/4He比值(R/RA=10.4～12.0)略高于MORB值(R/RA=8±1), 40Ar/36Ar比值(293～299)接近大气值; ④所有样品的Ne同位素组成(20Ne/22Ne和21Ne/22Ne比值分别为10.3～10.9和0.02774～0.03039)与38Ar/36Ar比值(0.1886～0.1963)变化都很小, 无明显分组, 且与大气相应值(38Ar/36Ar, 20Ne/22Ne, 21Ne/22Ne比值分别为0.187, 9.80和0.029)接近. 样品的稀有气体组成与区域不均一性表明, 稀有气体主要来自下地幔, 低3He/4He型与高3He/4He型样品的稀有气体同位素组成分别类似于HIMU型和EM型富集地幔特征. 具有HIMU型稀有气体同位素组成特征的低3He/4He型结壳产出于麦哲伦海山、马尔库斯-威克海岭、马绍尔海山链和中太平洋海山, 具有EM型稀有气体同位素组成特征的高3He/4He型结壳产出于莱恩群岛海山链, 可能暗示了麦哲伦海山、马尔库斯-威克海岭、马绍尔海山链和中太平洋海山起源于HIMU型下地幔源区, 莱恩群岛海山链起源于EM型下地幔源区, 这与海山基底玄武岩研究得到的结果相吻合. 源区性质的差异是Fe-Mn结壳稀有气体明显分组的根本原因, 地幔脱气作用使得样品的稀有气体核素丰度同步降低, 而源区放射性成因核素的积累对Fe-Mn结壳稀有气体核素丰度和同位素比值的影响甚微.

关键词：Fe-Mn结壳、稀有气体、同位素地球化学、地幔不均一性、太平洋

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分类号：P7(海洋学)

资助基金：国家自然科学基金40376016;中国大洋矿产资源研究开发协会国际海底区域研究开发项目DY105-01-04-02;DY105-01-01-04

在线出版日期：2007-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：244-253