海洋所等在非傳統穩定同位素研究中獲進展

科研信息網 劉洋 2019-11-02 10:53:12
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  近日,《自然-通訊》(Nature CommunicationsArticle形式在線發表中國科學院海洋研究所大洋巖石圈與地幔動力學課題組關于利用Mo同位素體系示蹤俯沖帶流體性質最新成果,對理解島弧巖漿作用、地幔楔氧逸度及研究殼幔循環作用具有重要意義。陳碩為文章第一作者兼通訊作者。

  俯沖帶是地球表生圈層和深部圈層化學交換的主要場所。俯沖板片在俯沖過程中通過一系列的變質、脫水反應形成流體,并誘發地幔楔部分熔融進而產生島弧火山作用。然而,目前關于俯沖流體通量的大小、來源及性質的認識仍十分有限。針對以上科學問題,陳碩在英國皇家科學院院士、英國布里斯托大學教授Tim Elliott及合作導師、研究員牛耀齡指導下,聯合德國柏林自由大學教授Timm John、英國布里斯托大學博士Remco HinRichard Brooker,對來自西班牙Cabo Ortegal Complex及厄瓜多爾Raspas Complex地區的榴輝巖及藍片巖樣品進行了系統的Mo同位素分析,并開展了相關高溫高壓實驗。研究發現,這些樣品的Mo同位素和Mo/Ce比值正相關,并且均低于虧損地幔值,顯示洋殼Mo同位素在俯沖過程中發生了顯著分餾。結合高溫高壓實驗,揭示了Mo同位素在俯沖過程的分餾機制,估算了俯沖流體通量大小及氧逸度。計算結果發現,這些樣品在俯沖過程中經歷了大量氧化性流體,并且指示這些流體來源于下伏蛇紋石化板片橄欖巖(serpentinised slab mantle)。該研究為利用Mo同位素體系示蹤俯沖流體性質提供了全新思路,對理解島弧巖漿作用、地幔楔氧逸度及研究殼幔循環作用具有重要意義。

  近期,該課題組在非傳統穩定同位素研究方面取得了系列進展,其中通過揭示Fe同位素在MORB演化過程中的分餾機制為硅酸鹽地球具有球粒隕石δ56Fe值這一假說提供了重要依據,相關工作已發表在國際地球化學領域期刊Geochimica et Cosmochimica Acta