西南太平洋劳海盆西北部熔岩地球化学特征及其对洋内弧后扩张过程的制约

The Lau basin is an active back-arc basin located west of the Tonga-Lau system, an oceanic subduction zone in the SW Pacific where the Pacific Plate subducts beneath the Indo-Australian Plate. Compared to the narrower central and southern parts of the basin, however, the northwestern (NW) Lau Basin has a more complex tectonic setting where the erupted volcanic lavas show more variability in petrology and geochemistry. The NW Lau Basin, therefore, offers an excellent opportunity to investigate important geological processes related to the petrogenesis of back-arc basin lavas. The proposed study will provide new petrological and geochemical data for major, trace elements and Sr-Nd-Pb-Hf isotopes for a suite of volcanic lavas from a high-density sampling of spreading center and seamounts (NW Lau Spreading Center, Peggy Ridge, Rochambeau Bank) in the NW Lau Basin. We aim to determine the nature and composition of the mantle source, explore the influence from subduction component and possible enriched mantle component on the mantle source, and build the petrogenesis model of the volcanic lavas in the NW Lau Basin. It could eventually promote our study of the magmatism in the Lau back-arc basin, provide new evidence to understand the element recycling in the subduction system, and broaden our views of the formation and evolution of other back-arc basins (e.g., Mariana Trough and Havre Trough etc.) in the western Pacific.

劳海盆是位于西南太平洋的、一个正在扩张的洋内弧后盆地。相对于劳海盆中南部，劳海盆西北部的构造背景更为复杂，海底熔岩呈现更加丰富的岩石类型和多变的地球化学特征，因此，该区域是探讨俯冲带背景下各种地质参数对弧后盆地熔岩化学影响的最佳地点。本项目拟选择劳弧后盆地西北部(NWLSC, PR, RB)为研究对象，通过对该区域采集的新鲜海底熔岩开展岩石学、矿物学和地球化学（单矿物和全岩主微量元素，全岩Sr-Nd-Pb-Hf多元同位素体系）综合研究，揭示劳海盆西北部地幔源区的地球化学组成，探讨地球浅部过程（板块俯冲作用）和深部过程（如Samoa地幔柱）对劳海盆西北部海底熔岩化学的改造，建立劳海盆西北部岩石成因模型。该研究将推动劳弧后地区岩浆活动的研究，为更好理解俯冲带物质循环提供新的资料，同时，为认识西太平洋其他类似洋内弧后盆地（如马里亚纳海槽、哈维海槽）的形成和演化提供参考。

劳海盆是位于西南太平洋的、一个正在扩张的洋内弧后盆地。相对于劳海盆中南部，劳海盆西北部的构造背景更为复杂，海底熔岩呈现更加丰富的岩石类型和多变的地球化学特征，因此，该区域是探讨俯冲带背景下各种地质参数对弧后盆地熔岩化学影响的最佳地点。本项目选取了劳弧后盆地西北部(PR, RB，NF)为研究对象，通过对该区域采集的新鲜海底熔岩玻璃样品开展地球化学（主、微量元素， Sr-Nd-Pb-Hf多元同位素体系）研究，综合利用传统地球化学数据讨论和数据发掘方法（独立成分分析方法），揭示了劳海盆西北部地幔源区的组成特征。研究结果表明劳海盆西北部地幔源区为印度洋型地幔，且受到来自Samoa地幔柱的富集组分与俯冲组分的共同改造。Samoa地幔柱物质从劳海盆北部进入海盆，由北向南，地幔源区受其影响逐渐减小；此外，劳海盆北部 RR-RB地区地幔源区受到Samoa地幔柱的影响最大，FSC和NELSC受到的影响也较大。影响劳海盆北部地幔源区的俯冲组分既包括现今正在俯冲的太平洋板块洋壳脱水形成的流体，也包括再循环的俯冲沉积物熔体或再循环的俯冲陆壳物质熔体组分。在劳海盆北部，FRSC的地幔源区受到俯冲流体的改造最强烈；NF和NELSC地幔源区则受到再循环的俯冲沉积物熔体组分影响最明显。该研究工作揭示了劳海盆西北部地幔源区的地球化学组成，探讨地球浅部过程（板块俯冲作用）和深部过程（如Samoa地幔柱）对劳海盆西北部海底熔岩化学的改造，建立了劳海盆西北部岩石成因模型。该研究也为更好理解俯冲带物质循环提供了新的资料，为认识西太平洋其他类似洋内弧后盆地（如马里亚纳海槽、哈维海槽）的形成和演化提供了参考。