卡洛琳脊位于马里亚纳和雅浦俯冲带前缘和卡洛琳热点海山链以西，但是，其基底岩石组成性质和起源长期以来存在较大争议。本研究通过拖网获得的玄武岩和位于卡洛琳高原东北侧的DSDP 57站获得的钻孔玄武岩，首次发现该火山系统代表了一个中等规模的洋底高原，进一步开展了全岩主量元素、微量元素和Sr-Nd-Pb-Hf同位素分析。结果显示，卡洛琳高原西侧获得的玄武岩可以分为两组，第一组为碱性玄武岩，第二组为拉斑玄武岩组成。第二组玄武岩与DSDP 57站玄武岩在主量、微量元素和同位素组成上很相似，说明第二组拉斑玄武岩可能代表了卡洛琳高原主要的岩浆类型。这些拉斑玄武岩在微量元素组成上比Ontong Java玄武岩平均值略为富集，而与E-MORB相似。这些拉斑玄武岩在同位素组成上非常接近于太平洋MORB，表明卡洛琳高原形成过程中有大量软流圈亏损组分的加入。这些碱性玄武岩在微量元素组成上表现为典型的碱性洋岛玄武岩特征。其微量元素比值（如，La/Sm，Sm/Yb）与同位素组成之间构成相关性，表明随着地幔源区熔融程度的增大和熔融深度（或石榴子石效应）降低，岩浆中逐渐加入了更多的同位素亏损的组分。在同位素组成上，这些碱性玄武岩还与东卡洛琳洋岛玄武岩十分相似。第一组碱性玄武岩在同位素组成上位于夏威夷洋岛玄武岩组成范围内，且位于Ontong Java溢流玄武岩较亏损一端。这些碱性玄武岩的形成可能代表了卡洛琳地幔柱组分的富集端元，可能来自地幔柱活动过程中碳酸盐熔体交代后的岩石圈底部重熔作用。