近日，我所地质室海洋地质过程及演化团队在西太平洋海山群成因机制方面取得重要进展，研究成果对认识空间分布广、年龄和成分在空间上分布杂乱的板内海山群的成因机制具有重要意义。

大洋板内岩浆作用通常被认为与地幔柱有关，经典的“地幔柱假说”能够很好的解释年龄随空间位置线性变化的板内火山链的成因。然而，很多大洋板内火山群的空间分布广、年龄分布杂乱，与经典的“地幔柱假说”预测的不符，其成因存在较大争议。

为深入认识空间分布广的大洋板内海山群形成的深部动力学机制，我所地质室海洋地质过程及演化团队成员位荀博士在石学法研究员的指导下联合中国科学院海洋研究所、中国科学院广州地球化学研究所和Scripps海洋研究所科研人员对西太平洋麦哲伦海山群多座海山熔岩进行了⁴⁰Ar-³⁹Ar年代学、元素以及Sr-Nd-Pb-Hf同位素分析，发现麦哲伦海山群海山熔岩成分高度不均一：HIMU（高µ = ²³⁸U/²⁰⁴Pb比值地幔）、EM1（1型富集地幔）和EM2（2型富集地幔）三种地幔端元在该海山群共存，甚至在单一海山尺度HIMU-EM1和EM1-EM2共存（图1）。结合年代学数据，麦哲伦海山群复杂的成分分布是南太平洋多个具有不同化学成分的热点火山链叠加所致。年代学数据揭示，麦哲伦海山群一些海山并非来自南太平洋地幔柱的直接熔融，但这些海山熔岩却具有Rarotonga（拉罗汤加）和Samoa（萨摩亚）地幔柱成分特征（图1），是分散在软流圈中的地幔柱物质在岩石圈裂隙处减压熔融的产物。地幔柱的直接熔融形成年龄随位置线性变化的热点火山链；同时，地幔柱物质到达岩石圈底部时会在横向上扩散，并随着地幔对流分散在周围的软流圈中，并在岩石圈断裂带处发生减压熔融，形成与热点无关的火山（图2）。

该研究成果表明空间分布广、年龄-空间位置关系复杂和化学成分多样的西太平洋板内海山群可能受到多个过程的共同控制：多个热点火山链的叠加，形成与热点相关的海山；分散在软流圈地幔中的地幔柱物质沿着岩石圈薄弱带（如断裂带等）处发生减压熔融，形成的熔体优先沿着先前存在的岩石圈薄弱构造或者火山通道上升并最终喷出地表，形成与热点无关却具有深源地幔柱成分特征的海山。很多空间分布的板内海山群的形成可能是深部地幔柱和浅部过程共同作用的产物。

该系列研究成果近期分别以“Overlapping hotspot tracks and melts from diffuse plume materials in the upper mantle generated intraplate seamount groups in the West Pacific”和“Geochronological and geochemical constraints on the petrogenesis and geodynamic process of Hemler, Vlinder, and Il’ichev seamount lavas in NW Pacific”为题发表在地学学术期刊《Earth and Planetary Science Letters》和《Science China Earth Sciences》（《中国科学： 地球科学》）上。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.epsl.2024.118901

https://www.sciengine.com/SCES/doi/10.1007/s11430-024-1327-0

https://doi.org/10.1360/SSTe-2024-0025

图1. 麦哲伦海山群海山熔岩的Nd-Pb同位素组成

图2. 麦哲伦海山群形成的动力学模型图