多圈层作用与中国东部幔源氦运聚过程的动力机制探讨

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单位西北大学地质学系大陆演化与早期生命全国重点实验室;
来源中国矿物岩石地球化学学会第19届学术年会论文摘要集
出版年2025
摘要
中国东部新生代玄武岩广泛发育幔源捕虏体,其稀有气体同位素组成是揭示深部地幔脱气过程与资源效应的关键载体。基于中国东部新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体的系统采样,通过真空破碎后的稀有气体同位素分析,结合前人区域地质构造与地球化学研究,探讨东部克拉通破坏背景下幔源氦资源的动力来源、运移路径与富集机制,揭示地球多圈层相互作用对幔源氦资源形成的控制规律。结果显示,捕虏体氦同位素比值具有显著的空间分异性:郯庐断裂带西侧样品3He/4He比值接近MORB型地幔(6.5~8.0 Ra),而胶辽地块样品呈现更高比值(8.2~9.5Ra),暗示晚中生代以来太平洋板块俯冲导致软流圈上涌与富集地幔的局部熔融。地幔氦气存在两种端元混合:其一为深部地幔柱贡献的高3He组分,其二为受太平洋板块俯冲改造的岩石圈地幔脱气产物。提出晚白垩世-新生代岩石圈伸展引发的减压熔融是驱动幔源氦向上迁移的主要动力,而郯庐断裂带、燕山期基底断裂网络则构成氦气垂向输运的优势通道。氦同位素空间分布与区域布格重力异常、地壳厚度呈显著负相关,表明岩石圈减薄区因软流圈上涌加剧地幔脱气通量。构造显示,不同区域氦气运聚模式受控于盆地动力学背景:华北克拉通破坏事件导致岩石圈减薄,拆沉与岩浆侵入的共同作用形成了垂向熔融网络;松辽盆地的新生代裂谷运动诱发岩石圈减薄,同时地幔柱头部减压熔融产生大量碱性玄武岩,伴随大规模脱气。华南地区古太平洋板块俯冲引起板块活化,形成弧后伸展体系,板片脱水诱发地幔楔熔融,释放富氦流体。本研究从地球系统科学视角,将深部地幔动力学过程与浅表资源效应纳入统一时空框架,提出中国东部幔源氦资源的形成"深部过程驱动脱气强度-构造体制转换决定疏导体系-浅层流体-岩石特征响应"多尺度协同的结果,为幔源氦资源整体预测提供了新的理论认识与动力学模型。

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