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地幔深部是否存在原始稀有气体

已有 4040 次阅读 2013-12-20 10:54 |系统分类:科研笔记

 

地幔深部是否存在原始稀有气体不仅是地幔对流模型的制约条件,而且也是稀有气体示踪地幔柱的理论基础。传统认为上地幔中原始捕获的3He4He随着岩浆活动不断丢失,而UTh不断衰变产生4He,所以地幔3He/4He30亿年前120RaRa大气值的倍数降到近10Ra,随后缓慢降至8Ra(Gonnermann and Mukhopadhyay, 2009)地幔受这一过程影响较小,保存了较多的原始稀有气体组分,3He/4He值大约为50Ra,这就是地幔分层对流模型。大量洋中脊玄武岩(MORB)氦同位素数据集中在8±1Ra,而地幔柱的氦同位素一般大于10Ra加拿大北部Baffin岛苦橄岩为50Ra,这些实测数据都支持上述理论

然而,随着地球科学的发展,越来越多的证据表明俯冲板块堆积在下地幔底部,带入大量不相容元素,诱发产生地幔柱。随着板块俯冲和地幔柱上涌的全地幔对流模型的提出,Anderson 19982000)认为地幔柱和热点高的3He/4He值不是由于原始捕获的3He含量高,而是UTh含量低,因此深部地幔不含原始稀有气体组分。此外,由于稀有气体的不相容性,地壳和上地幔应比下地幔更富稀有气体。受岩石圈顶盖作用影响,高3He/4He源区应在大陆软流圈顶部附近。然而,近年来对来自美洲、非洲、欧洲和澳洲大陆岩石圈/软流圈地幔包体的稀有气体研究显示,3He/4He值分布在4Ra8Ra之间,峰值为6.1Ra。因此,下地幔应该存在原始稀有气体组分。

 



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