大陆HIMU型玄武岩成因的Mg同位素制约

Continental lithospheric mantle has been continuously metasomatised by melts/fluids derived from deep mantle or recycled crustal materials, resulting in mantle metasomes with unique geochemical features, since it can maintain stability for a rather long time. Therefore, detailed study on these mantle metasomes would have the potential to constrain the origin and evolution history of continental lithospheric mantle. This project focuses on the study of a suite of Cenozoic HIMU-like basalts which were closely associated with the Pan-African subduction event, the Afar plum, and the Main Ethiopian rift from Gerba Guracha, western Ethiopian plateau. Combined with previous element and radiogenic isotope studies, we for the first time use Mg isotope systematics to constrain the species and origin of the metasomatic agents that had modified the mantle source of these HIMU-like basalts, which will provide a new avenue to understand the origin and evolution mechanism of continental lithospheric mantle.

大陆岩石圈地幔由于可以长时间的存留，会不断遭受来自深部地幔或再循环壳源物质所释放的熔/流体的交代改造，形成一系列具有特殊地球化学特征的广义地幔交代体。对这些地幔交代体进行详细的研究工作，即有可能反演大陆岩石圈地幔的形成和演化过程。本项目拟采用新兴的镁（Mg）同位素地球化学示踪手段，对埃塞俄比亚Gerba Guracha地区产出的携带有Pan-African俯冲事件、Afar地幔柱活动和大陆裂谷作用印记的新生代HIMU型玄武岩开展系统的Mg同位素研究，并结合已有的元素和放射成因同位素工作，共同制约其地幔源区交代作用期次和交代熔/流体性质及来源，揭示大陆HIMU型地幔所经历的多阶段演化历史，深化对大陆岩石圈地幔形成、分异和改造过程的认识。

大陆岩石圈地幔由于可以长时间的存留，会不断遭受来自再循环壳源物质所释放的熔/流体的交代改造，形成一系列具有特殊地球化学特征的广义地幔交代体。这些地幔交代体不规则的散布于大陆岩石圈地幔中，经过长时间的封闭演化，形成了具有大陆背景的富集地幔组分如HIMU、EMI和EMII。对这些地幔组分进行详细的研究工作，即有可能反演大陆岩石圈地幔的形成和演化过程。相比于EMI和EMII地幔组分，典型的HIMU地幔组分在大陆表面的出露更为有限。因而有必要继续扩展实例研究来进一步厘清大陆背景下HIMU地幔组分多阶段交代改造演化历史，丰富和深化对大陆岩石圈地幔形成、分异和改造的认识。此外，由于现有的少量关于大陆HIMU型玄武岩的研究工作主要基于常规的火山岩全岩主、微量元素和放射成因同位素的分析研究，难以对其地幔源区交代作用期次和交代熔/流体性质及来源加以很好的限定。因而有必要采用或结合恰当的分析技术手段来进一步厘清大陆背景下HIMU地幔组分的成因。相比于放射成因同位素体系如Sr-Nd-Pb同位素，Mg同位素对地幔源区中再循环的壳源物质的识别更具有定性和定量的潜力。本研究项目查明了埃塞俄比亚新生代HIMU型大陆玄武岩的Mg同位素组成情况，并结合已有的元素和放射成因同位素工作，识别出了火山岩地幔源区交代作用期次和交代熔/流体的性质和具体来源。同时，结合详细的区域地质学和年代学工作，将识别出的多期次交代事件与具体地质事件相联系，揭示了大陆HIMU地幔组分多阶段演化历史，深化了对大陆岩石圈地幔形成、分异和改造过程的认识。