依托于自然资源部第一海洋研究所的自然资源部海洋地质与成矿作用重点实验室石学法、鄢全树团队与澳大利亚科学家合作，在西太平洋地区的板块内部火山作用研究上取得重要进展，提出了大洋板内火山作用新的成因机制，报道这一成果的论文近期发表在Nature index期刊《JGR-Solid Earth》上。
图1 西太平洋海山省及取样位置图
大洋火山作用不仅存在于板块边界处（如洋中脊和俯冲带），而且在远离板块边缘的板块内部也存在有岩浆活动。这些岩浆过程的产物是大洋深部动力学过程的“探针”，可为理解洋壳构造演化、大洋板内动力学和深部地幔过程提供直接地质记录。大洋板内火山作用的成因机制一直是国际前沿的重要科学问题，同时也是两大地球动力学理论（板块构造与地幔柱动力学）各自支持者争论的焦点问题。
在马里亚纳海沟东侧的西太平洋地区，分布有面积巨大的白垩纪板内火山作用形成的海山省。本研究对西太平洋海山省内的七座海山（徐福海山、大成平顶海山、湛露海山、维骆海山、戈沃罗夫海山、戈尔金海山和伊利切夫海山）开展了年代学、元素地球化学和Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学研究（图1），结合历史资料，指出线性排列的这些海山并不具有年龄增长的样式，即并非为太平洋板块在固定地幔柱之上运移所产生的。同位素组分显示西太平洋海山省地幔源区存在四个端元（亏损地幔、富集地幔I型（EMI）、富集地幔II型(EMII)和高U/Pb比值地幔(HIMU)）（图2）。研究结果证实本区域存在多个同期的小地幔柱，从而形成了一个异常不均一的上地幔（由EMI, EMII 及HIMU轨迹混合/叠加所致），火山作用年龄增长的趋势总体上不明显。最后研究团队提出了一个新模型：逗留在上地幔的、具不同同位素组分的富集地幔残余片段可能是邻近大火成岩省形成时的产物，富集组分加入进亏损地幔从而导致了西太平洋海山省之下的地幔不均一性。这些残余富集组分受到来自低速带的碳酸盐质流体的渗滤和交代作用，产生了低程度减压部分熔融的熔体。这些部分熔融体把先前存在的岩石圈断层作为上升通道并最终喷出地表形成海底熔岩流，同时，这些海山海底熔岩流又反过来掩盖了那些先前存在的岩石圈断层的证据。该研究不仅对于理解大洋板内海山成因及板内地球动力学过程提供了重要线索，同时也为大洋海山区资源勘查提供了重要基础资料。
本项研究得到国家自然科学基金和山东省泰山学者建设工程项目的资助。论文第一作者和通讯作者为鄢全树研究员。
论文题目：
Petrogenesis of basaltic lavas from the West Pacific Seamount Province: Geochemical and Sr-Nd-Pb-Hf isotopic constraints
论文链接：
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2020JB021598
图2 西太平洋海山省的Sr-Nd-Pb-Hf同位素组分
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信息来源：自然资源部第二海洋研究所 韩正兵
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