古亚洲洋早古生代太平洋型地幔：来自新疆北部蛇绿岩Sr-Nd-Pb-Hf同位素的限定

Classification of Indian- and Pacific-type mantle domains gives a basic principle to define the ancient oceanic mantle domain. The Paleo-Asian mantle domain shows an Indian-type characteristics during the late Paleozoic, however, the property of its early Paleozoic mantle domain is still ambiguous. This project will focus on the early Paleozoic Paleo-Asian ocean ophiolite from north Xinjiang region of China. We plan to analyze the major and trace elements and Sr-Nd-Pb-Hf isotopic ratios of the bulk rock and mineral separates from mafic rocks in these ophiolites in order to constrain the nature of Paleo-Asian sub-oceanic mantle. Moreover, these information combined with detailed ophiolite geochronologic data will provide tracers on the evolution of the Paleo-Asian mantle domain through time and this in turn will provide stringent constraints on the possible cause of the mantle distinction. Therefore, this project will lead a better understanding of mantle conditions in the Paleo-Asian Ocean during early Paleozoic as well as promote geodynamic research in Central Asia.

印度洋地幔域和太平洋地幔域的划分为探讨古洋域地幔的归属提供了依据。古亚洲洋地幔域晚古生代为印度洋型地幔特征，然而其早古生代的地幔属性还不清楚。本项目拟选择新疆北部早古生代古亚洲洋蛇绿岩，对其基性岩进行全岩和单矿物主微量元素及Sr-Nd-Pb-Hf同位素研究，厘定古亚洲洋地幔域早古生代地幔特征，结合蛇绿岩精细年代学研究从时间尺度上追踪古亚洲洋地幔域的地幔演化差异，本项目将为理解早古生代期间古亚洲洋地幔归属和中亚造山带深部地球动力学背景提供重要的科学依据。

印度洋地幔域和太平洋地幔域的划分为探讨古洋域地幔的归属提供了依据。本项目针对古亚洲洋地幔域的地幔属性，对新疆北部和内蒙古地区的古亚洲洋蛇绿岩中的基性岩进行了全岩和单矿物主微量元素及Sr-Nd-Pb-Hf同位素研究，研究结果表明古亚洲洋地幔具有与全球亏损上地幔一致相似的高Sm/Nd（143Nd/144Nd）同位素演化特征，但在Pb同位素方面，在给定206Pb/204Pb比值时，显示较低的208Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb*/206Pb*同位素特征，具有太平洋型地幔特征,这一特征揭示了太平洋型地幔域长期具有低Th/U同位素演化历史，因此从时间尺度上可以将太平洋型地幔域追踪到古生代甚至到新元古代的古亚洲洋地幔。本项目的研究进一步揭示了太平洋型和印度洋型地幔域是两个长期存并且规模很大的古老地幔域,我们认为造成太平洋型和印度洋型地幔域属性差异的原因是由于泛太平洋域（古亚洲洋、古太平洋和现代太平洋）与特提斯洋域（特提斯洋和印度洋）不同的构造演化历史造成的。泛太平洋域自显生宙以来是围绕着大陆或者Pangaea超大陆的外部大洋，是没有完全关闭过的开阔大洋域，这意味着在其演化过程中，泛太平洋地幔域很少或者没有被壳源物质或者大陆岩石圈地幔物质大规模加入，而Pb同位素对板块构造过程中壳源物质的循环非常敏感，所以地幔中缺少壳源物质的贡献则会保持低Th/U（208Pb*/206Pb*）的地幔特性。太平洋型地幔域长期的低Th/U地幔特征是由地球历史上壳-幔分异造成的，因为Th比U更加不相容（DTh<DU）造成壳-幔分异过程中，地幔具有低Th/U的特征，而地壳具有高Th/U的特征，因此地球的地幔从刚开始形成时就具有统一的低Th/U或者208Pb*/206Pb*同位素特征; 然而在特提斯洋域，洋盆的演化与Gondwana和Pangea超大陆裂解有关，从古特提斯洋到新特提斯洋演化过程中，众多小洋盆反复打开、消减和关闭，不断发生陆-陆碰撞，这一演化过程造成了特提斯洋域发生了长期的广泛的壳-幔相互作用，这使得特提斯洋地幔域长期的壳源物质加入而改造了特提斯洋地幔，最终形成了特提斯洋地幔域大规模的印度洋型地幔高Th/U或者208Pb*/206Pb*同位素特征。这一板块构造过程与地幔动力学之间的成因联系对我们理解地球系统是如何工作的具有重要的科学意义。