Nghiên cứu đồng vị chì của các đá núi lửa trẻ từ các rãnh giữa đại dương, đảo đại dương và cung đảo

Thành phần đồng vị chì của các đá núi lửa trẻ từ các môi trường kiến tạo khác nhau có đặc điểm riêng biệt. Sự khác biệt của chúng được đánh giá trong khuôn khổ kiến tạo toàn cầu và sự phân tách manti. Tổng quát, chì từ các đảo đại dương có tính phóng xạ cao hơn so với chì từ đá bazan ở rãnh giữa đại dương (m.o.r.b.). Chúng tạo thành các xu hướng tuyến tính trên các đồ thị tỷ lệ đồng vị chì. Nhiều xu hướng này mở rộng về phía vùng của m.o.r.b. Trên các đồ thị ²⁰⁷ Pb / ²⁰⁴ Pb so với ²⁰⁶ Pb / ²⁰⁴ Pb, độ dốc của chúng thường gần với 0.1. Chì từ cung đảo thường bị giới hạn giữa chì từ trầm tích và chì m.o.r.b với độ dốc ca . 0.30 trên đồ thị ²⁰⁷ Pb / ²⁰⁴ Pb so với ²⁰⁶ Pb / ²⁰⁴ Pb. Dữ liệu về đồng vị Pb, Sr và Nd của các đá núi lửa Hawaii được xem xét kỹ lưỡng. Dữ liệu từ mỗi hòn đảo hỗ trợ cho một mô hình pha trộn hai thành phần. Tuy nhiên, không có sự tương quan đầy đủ giữa các hòn đảo, điều này cho thấy sự không đồng nhất ở các nguồn cuối. Mô hình pha trộn này cũng có thể được mở rộng để giải thích dữ liệu từ rãnh Iceland-Reykjanes, và từ 45° N trên Rãnh Đại Tây Dương. Sự không đồng nhất về hóa học và đồng vị quan sát thấy ở các đá núi lửa trẻ được coi là kết quả của sự phân tách và pha trộn manti trong thời gian dài cũng như thời gian ngắn. Dữ liệu đồng vị chì từ các đảo đại dương được giải thích dựa trên các mô hình tiến hóa manti liên quan đến sự không đồng nhất hóa học và đồng vị manti lâu dài (hơn 2 Ga). Các loại m.o.r.b. giàu nguyên tố không tương hợp 'plume' có tỷ lệ Th/U ca . 3.0 quá thấp và tỷ lệ Rb/Sr ca . 0.04 quá cao để tạo ra các đồng vị chì quan sát thấy ²⁰⁸ Pb và ⁸⁷ Sr lần lượt trong thời gian dài. Sự phân đoạn nguyên tố trong manti phải đã xảy ra gần đây. Kết luận này cũng áp dụng cho các nguồn manti cho đá bazan kiềm đảo đại dương và nephelinites. Sự cạn kiệt của các nguyên tố không tương hợp trong các nguồn m.o.r.b. rất có thể là do sự chiết xuất liên tục của dịch lỏng silicate và/hoặc giai đoạn dịch lỏng từ vùng vận tốc thấp xuyên suốt thời gian địa chất. Dữ liệu về đồng vị Pb, đồng vị Sr và các nguyên tố vết từ các đá núi lửa từ cung đảo được đánh giá dưới dạng các mô hình pha trộn liên quan đến ba thành phần xuất phát từ (1) khối kim loại dưới cung, (2) mất nước hoặc nóng chảy từng phần của lớp vỏ đại dương bị chìm, và (3) sự ô nhiễm từ lớp vỏ lục địa. Ngược lại với mối quan hệ giữa tỷ lệ ⁸⁷ Sr/ ⁸⁶ Sr và ¹⁴³ Nd / ¹⁴⁴ Nd của các núi lửa đại dương, có sự thiếu hụt chung trong sự tương quan giữa tỷ lệ đồng vị Pb và Sr trừ khi mẫu có Pb phóng xạ cao rất ( ²⁰⁶ Pb / ²⁰⁴ Pb > 19.5) có tỷ lệ ⁸⁷ Sr/ ⁸⁷ Sr thấp (0.7028- 0.7035). Những mẫu này cũng có tỷ lệ Th/U nguồn suy diễn (3.0-3.5) không đủ cao để hỗ trợ sự phát triển lâu dài của ²⁰⁸ Pb. Dữ liệu cho thấy rằng các nguồn manti của chúng có sự cạn kiệt tích lũy lâu dài trong Rb, Th, U và nguyên tố hiếm nhẹ. Các giá trị ²³⁸ U / ²⁰⁴ Pb (y a) yêu cầu bởi dữ liệu đồng vị Pb rất có thể là do sự cạn kiệt Pb do sự tách rời của giai đoạn sulfide. Mối quan hệ giữa các tỷ lệ đồng vị Pb, Sr và Nd của các đá núi lửa trẻ có thể được giải thích bằng sự di chuyển đồng thời lên trên của giai đoạn silicate và/hoặc dịch lỏng và sự di chuyển xuống dưới của một giai đoạn sulfide trong một manti đang phân hóa.