地幔等时线

所谓地幔等时线是指一定区域内的幔源岩石的同位素组成能构成一个等时线。地幔等时线现象是地幔不同区域长期处于不均一性的一个重要证据。因为一个组成均一或同位素达到均一化的地幔是不可能形成等时线的，只有不均一性保持一段相当长的时间才能出现这种现象。各个不均一的地幔源产生的混合岩浆也将产生这种等时线。

一些大洋中脊和岛狐的岩石铅同位素具有等时线趋向，大洋中每一个岛链也具有明显的 Pb—Pb 等时线关系。其等时年龄在 0.9×109～2.5×109 年左右，相当数量的年龄集中在 17—18 亿年。海洋玄武质岩石铅同位素的另一个特点是多数样品的数据落在地球零等时线的右侧，这说明地幔在其等时线所确定的时间以后曾发生过 U 相对于 Pb 的富集。而且这些等时线和地球零等时线交点都相当于μ=7.9 的发展线在零等时线上的点，也表明在太古代时期或早元古代以前地幔是相对均一的，在早元古以后地幔才开始逐渐变得不均一。

锶同位素同样表现出地幔等时线特征。现代岛屿火山岩的等时线年龄， 相对较小。太平洋所有海岛岩石的等时线年龄为 12 亿年。布洛克斯

（C.Brooks）将各大洋海岛和冈瓦纳大陆各区域的铷锶同位素数据取平均值作图，得到非常好的等时线年龄，为 1620±55ma，称为全球铷锶地幔等时线。这些年龄同样具有不均一事件发生时间的含义。全球不同时代基性地幔派生岩石的锶同位素初始值在 17 亿年前基本在地幔生长线上（Rb/Sr≈0.025），

而 17 亿年后初始值比较分散。因此，从铷锶和铅—铅等时线提供的信息来

看，全球地幔不均一事件主要发生在 17—25 亿年左右，全球小范围内的不一均现象可出现在以后的任何时间内。

一些学者用同位素不平衡来解释地幔等时线现象。就是说，在地幔条件下各矿物相的放射性母子体比值（Rb/Sr，U/Pb）是不一样的，它们的铅、锶同位素也各自保持封闭，整个岩石的同位素没有达到平衡，当产生部分熔融时，液相和固相之间也同样没有达到同位素平衡。因此不同程度的部分熔融， 由于熔融的矿物相比例不同，各次岩浆的同位素组成也就不同。但是，根据Sr，Pb 的热扩散实验数据，在地幔的温度条件下同位素是应该达到扩散平衡的。这又和实际资料相矛盾。因为从玄武岩中二辉橄榄岩地幔包体的 Sr，Nd 同位素测定值来看，不仅同一地区的玄武岩与包体、包体与包体之间存在着同位素不平衡，而且包体内部各矿物相之间、原生矿物和地幔交代矿物之间都存在同位素不平衡，如何解释这种矛盾现象，目前还没有确凿可靠的证据。很可能，它是由于地幔条件下高压的作用，压力的增大将会导致扩散系数减小，但压力究竟如何影响 Sr，Pb 等团体的扩散，还没有定量的数据，按照现在的包体资料，要求扩散系数从 10-7～10-8cm2/s 降至 10-12～10-4cm2/s。压力的改变是否能引起扩散系数这样大的变化是不清楚的。