海洋所在洋中脊玄武巖結(jié)晶分異演化研究取得新進(jìn)展
近日,中科院海洋所肖媛媛課題組在Nature Index期刊Geochimica et Cosmochimica Acta發(fā)表了題為“Zinc isotope fractionation during mid-ocean ridge basalt differentiation: Evidence from lavas on the East Pacific Rise at 10°30′N”的文章,揭示了洋中脊玄武巖結(jié)晶分異演化過程中的鋅同位素分餾。
鋅同位素是研究行星成因與演化、示蹤殼幔物質(zhì)循環(huán)的重要工具。一般認(rèn)為,巖漿作用過程(例如部分熔融和結(jié)晶分異)中鋅同位素的分餾有限,但缺乏對分餾規(guī)律和程度的準(zhǔn)確限定。為探究玄武質(zhì)巖漿結(jié)晶分異演化過程中的鋅同位素行為,該研究選取東太平洋洋隆10°30′N洋中脊玄武巖(MORB)樣品進(jìn)行了鋅同位素分析。這些MORB樣品已知來自于成分均一的地幔源區(qū),部分熔融程度也類似,但經(jīng)歷過不同程度的結(jié)晶分異演化(MgO = 1.76-7.38 wt.%)。其δ66Zn(相對于JMC-Lyon)值變化較小(0.21-0.32‰),但與巖漿演化指標(biāo)(例如MgO)具有良好相關(guān)關(guān)系(圖1),演化程度越高的樣品具有越重的鋅同位素組成。因此,MORB結(jié)晶分異演化過程可導(dǎo)致約0.1‰的鋅同位素分餾。
根據(jù)MORB的鋅同位素演化趨勢,該研究估算了MORB初始熔體的δ66Zn值為0.22 ± 0.04‰ (2SD),虧損MORB地幔源區(qū)(DMM)的δ66Zn值約為0.17 ± 0.04‰。DMM與全硅酸鹽地球(BSE)的δ66Zn值(δ66ZnBSE = 0.17 ± 0.08‰)類似(圖2)。因此,該研究提出大陸地殼從原始地幔中抽離、留下殘余DMM過程中,鋅同位素的分餾有限。大陸地殼整體上具有類似初始MORB熔體的鋅同位素組成。
論文的第一作者兼通訊作者為中科院海洋所孫普副研究員。研究得到國家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金等項目的共同資助。
論文信息:Sun, P.*, Niu, Y., Duan, M., Chen, S., Guo, P., Gong, H., Xiao, Y. & Wang, X. (2023). Zinc isotope fractionation during mid-ocean ridge basalt differentiation: Evidence from lavas on the East Pacific Rise at 10°30′N. Geochimica et Cosmochimica Acta 346, 180-191.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703723000844

圖1 MORB結(jié)晶分異演化過程中的鋅同位素分餾

圖2 初始MORB熔體、虧損地幔源區(qū)(DMM)與全硅酸鹽地球(BSE)、大陸地殼的鋅同位素對比
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