高U/Pb 值端元(HIMU)較早就被認(rèn)為是再循環(huán)進(jìn)入地幔的俯沖洋殼與地幔混合的結(jié)果，因?yàn)楦_洋殼變質(zhì)脫水過程中，Pb 的活動(dòng)性高于U 而大量被析出的流體帶走，從而使殘留俯沖洋殼具有高的U/Pb 值。

Kogiso 等(1997)所做的洋殼巖石榴輝巖相變質(zhì)脫水實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)Pb比U、Nd比Sm 、Rb比Sr有更大活動(dòng)性，導(dǎo)致脫水殘留洋殼具有高的U/Pb值和Sm/Nd值，而且還具有較MORB低的Rb/Sr值該實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Pb 比U、Rb 比Sr、Nd 比Sm 有更大的活動(dòng)性，從而導(dǎo)致脫水殘留洋殼不僅具有更高的U/Pb 值和Sm/Nd 值，而且還具有較MORB 低的Rb/Sr值。這一形成模式為古蝕變洋殼俯沖脫水再循環(huán)模式。

這種榴輝巖再循環(huán)進(jìn)入地幔經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間演化可以解釋HIMU 端元的高U/Pb 值和高放射成因Pb 同位素特征，但與HIMU 端元較MORB 低的143Nd/144Nd 值(要求較低的Sm/Nd 值)和較高的87Sr/86Sr 值(要求較高的Rb/Sr 值)相矛盾(圖1)。

這使用再循環(huán)俯沖洋殼解釋HIMU 端元成因陷入困境。

這一問題說明洋殼俯沖過程中所發(fā)生的地球化學(xué)分異并不像Kogiso等(1997)實(shí)驗(yàn)所觀察的那樣簡(jiǎn)單。例如，Kogiso等(1997)的實(shí)驗(yàn)溫度高達(dá)900°C，而實(shí)際上俯沖洋殼發(fā)生榴輝巖相變質(zhì)的溫度可能要低得多。

Usui T等(2007)對(duì)這一問題進(jìn)行探討。

Usui T研究的是低溫(T=560~700°C)折返的俯沖洋殼殘片（含柯石英榴輝巖，圖二）。

石榴石顯示出從核心到邊緣的HREE逐漸消耗，這表明HREE一旦分配到石榴石晶體中，就不會(huì)參與后期變質(zhì)反應(yīng)，因?yàn)镠REE在石榴石中的分配系數(shù)很高。

通過對(duì)其中的含柯石英硬柱石榴輝巖包裹體研究發(fā)現(xiàn)：硬柱石包裹體LREE濃度比基質(zhì)硬柱石的LREE濃度低約10倍。硬柱石包裹體中Sr的濃度比基質(zhì)硬柱石的濃度低20%（圖四）。

解釋：

硬柱石的Sr和LREE特征是通過，榴輝巖相變質(zhì)過程中褐簾石分解釋放的Sr和LREE被硬柱石接受所導(dǎo)致的。

結(jié)論：如果板塊足夠冷（較低的變質(zhì)溫度），可以達(dá)到硬柱石-榴輝巖相，則LREE和Sr可以保留在俯沖的海洋地殼中（硬柱石中）。

推測(cè)：在較低的變質(zhì)溫度條件下，俯沖洋殼脫水可能不會(huì)導(dǎo)致Sm/Nd值發(fā)生明顯分異。

這一研究結(jié)果，在一定程度上解決，HIMU要求較低的Sm/Nd值和較高的Rb/Sr值的問題。

也許HIMU 端元的成因根本與俯沖洋殼再循環(huán)無關(guān)，因?yàn)榧词乖诘蜏刈冑|(zhì)條件下，Rb 的活動(dòng)性仍高于Sr，再循環(huán)俯沖洋殼的低Rb/Sr 值問題依然存在。

關(guān)于HIMU?端元的其他解釋一：交代巖石圈地幔再循環(huán)模式

Niu 和O′Hara (2003)曾指出用俯沖洋殼再循環(huán)解釋洋OIB 會(huì)遇到許多困難，如洋殼熔融不能產(chǎn)生OIB 中的高M(jìn)gO 巖漿；10 億年前再循環(huán)洋殼的同位素組成對(duì)形成大多數(shù)近代OIB 是過于虧損了；尤其再循環(huán)洋殼一旦進(jìn)入下地幔，其密度會(huì)大于周圍的地幔巖石，從而產(chǎn)生負(fù)浮力阻擋它返回上地幔。由此提出了OIB形成的交代巖石圈地幔再循環(huán)模式。

關(guān)于HIMU?端元的其他解釋二：俯沖脫水洋殼交代改造深部地幔模式

Kogiso等（2003）認(rèn)為許多OIB本身硅不飽和，而再循環(huán)MORB部分熔融產(chǎn)生的熔體卻是富硅熔體，單純的這種再循環(huán)物質(zhì)熔融難以產(chǎn)生具OIB特征的巖漿。

Gerbode 等（2010）認(rèn)為俯沖洋殼在地幔轉(zhuǎn)變?yōu)楣栾柡偷妮x石巖，直接發(fā)生部分熔融產(chǎn)生的是富硅的玄武-安山質(zhì)熔體，而不是HIMU型玄武巖原始巖漿。

Day 等（2009）認(rèn)為盡管再循環(huán)組分（洋殼或巖石圈）能解釋OIB源區(qū)許多地球化學(xué)特征的變化，但這些組分直接熔融不能產(chǎn)生OIB的原始巖漿，而受俯沖物質(zhì)交代改造的富輝石巖地幔部分熔融可產(chǎn)生OIB巖漿，且其同位素組成與部分OIB富集的同位素特征一致。

Dasgupta 等（2007）認(rèn)為再循環(huán)洋殼釋放出的碳酸巖熔體交代地幔橄欖巖，再發(fā)生部分熔融也可產(chǎn)生符合強(qiáng)堿性洋島玄武巖化學(xué)特征的熔體。

總的來說，地幔的不均一性是否與俯沖洋殼有關(guān)，HIMU的成因究竟是哪種模式，是一個(gè)有待更深入研究的重要科學(xué)問題。

參考內(nèi)容：

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