登录
 机构网站
  1. 首页
  2. 情报产品
  3. 快讯详情

《中国科学院海洋研究所在岩浆演化过程中钙同位素分馏行为方面获得新进展》

  • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者： liguiju
  • 发布时间：2021-11-21

  • 近期，Nature Index期刊Geochimica et Cosmochimica Acta上刊发了中国科学院海洋研究所深海中心孙卫东研究团队关于Manus Basin火山玻璃钙同位素的最新研究成果，对理解岩浆演化过程中的钙同位素分馏行为，应用钙同位素示踪高温地质过程具有重要意义。

    钙同位素是示踪再循环物质的重要参考指标之一。在利用钙同位素示踪岩浆岩源区特征时，需要首先明确岩浆演化过程中是否会发生钙同位素分馏，但是目前关于这方面的研究并不系统。孙卫东研究团队选取了采自Manus Basin的火山玻璃，其岩性从玄武质安山岩变化至流纹岩，主微量元素及Sr-Nd同位素数据显示它们源自同一岩浆演化序列，是研究岩浆演化过程中钙同位素分馏行为的理想样品。

    结果显示，中基性火山岩的Ca同位素组成（用δ44/40Ca表示）比较均一（0.81 ± 0.04‰至0.82 ± 0.01‰），与目前已经报道的大洋中脊玄武岩（0.84 ± 0.10‰）以及弧后盆地玄武岩（0.80 ± 0.08‰）的Ca同位素组成相似，且不与SiO2、MgO含量存在相关性，说明中基性岩浆演化阶段几乎不发生Ca同位素分馏；随着岩浆演化的进行，酸性火山岩的δ44/40Ca从0.85 ± 0.01‰逐渐升高至1.05 ± 0.04‰，并且与SiO2、MgO含量以及Eu/Eu*存在相关性，说明Ca同位素在酸性岩浆演化阶段发生了分馏。利用rhyolite-MELTS模拟计算显示，酸性岩浆演化过程中发生的Ca同位素分馏主要与该阶段斜长石的分离结晶密切相关。该研究直接论证了Ca同位素在不同岩浆演化阶段的分馏行为，并明确提出中基性岩浆岩可以用来代表其母岩浆的Ca同位素组成。

    上述研究得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导专项、国家重点研发专项等项目联合资助。论文第一作者为深海中心祝红丽副研究员，通讯作者为中国科学院海洋所李聪颖副研究员和成都理工大学张兆峰教授。

    论文信息：

    Hongli Zhu, Renqiang Liao, He Liu, Long Du, He Li, Congying Li*, Zhaofeng Zhang*, Weidong Sun, 2021. Calcium isotopic fractionation during magma differentiation: Constraints from volcanic glasses from the eastern Manus Basin. Geochimica et Cosmochimica Acta 305, 228-242.

  • 原文来源：http://www.qdio.cas.cn/2019Ver/News/kyjz/202111/t20211119_6266280.html
121浏览量
原文链接
相关报告

  • 《中国科学院海洋研究所在地幔交代过程中钙同位素分馏行为方面获得新进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2021-11-21
    • 近期，中国科学院海洋所深海中心孙卫东研究团队与法国蒙彼利埃大学Dmitri A. Ionov教授以及成都理工大学张兆峰教授开展合作研究，在Nature Index期刊Geochimica et Cosmochimica Acta上刊发了关于含碳酸盐包体地幔橄榄岩钙同位素的最新研究成果，对理解碳酸盐以及硅酸盐交代地幔过程中的钙同位素分馏行为，应用钙同位素示踪高温地质过程具有重要意义。 地幔交代过程，是造成地幔物质地球化学组分不均一的重要地质过程之一。引起地幔交代作用的介质除了碳酸盐，还有硅酸盐熔体等。因此，全面了解由不同交代介质引起的地幔交代过程中的钙（Ca）同位素分馏行为及尺度，是应用Ca同位素示踪该地质过程的基本前提。孙卫东研究团队与合作者选取了采自Spitsbergen岛屿含碳酸盐包体的地幔橄榄岩，这些橄榄岩依次经历了熔体提取、硅酸盐熔体交代以及碳酸盐包体交代三期地质事件，对该样品进行淋滤实验，并分别对淋滤的碳酸盐相、残余的硅酸盐相以及全岩开展地球化学研究，可以深入探究硅酸盐以及碳酸盐交代过程中引起的Ca同位素分馏行为。 结果显示，碳酸盐包体比残余硅酸盐富集Sr元素（277–2923 vs. 16–60 ppm），具有变化范围更大且更低的87Sr/86Sr比值（0.7049–0.7141 vs. 0.7036–0.7055），以及低的δ44/40Ca值（0.17–0.68‰ vs. 0.78–1.00‰）。该结果表明，碳酸盐包体的Ca-Sr同位素组成与硅酸盐并未达到平衡状态。残余硅酸盐受熔体提取和硅酸盐熔体交代两期地质过程影响，已有研究表明熔体提取可提高地幔橄榄岩的δ44/40Ca值，而本地区的残余硅酸盐具有与硅酸盐地球（BSE，0.94 ± 0.05‰）相似或者略低的δ44/40Ca值，说明硅酸盐熔体交代作用可以使得地幔橄榄岩的δ44/40Ca降低0.1–0.2‰。橄榄岩全岩的Ca同位素组成（0.75–0.95‰）与残余硅酸盐相似，均与BSE相近或者略低，说明低含量的碳酸盐包体（约1 wt.%）交代作用并不能显著降低橄榄岩的δ44/40Ca值。相反，由于碳酸盐包体显著富集Sr元素，其交代地幔橄榄岩，可以显著升高橄榄岩全岩的。 上述研究得到了国家自然科学基金等项目联合资助。论文第一作者为深海中心祝红丽副研究员，通讯作者为法国蒙彼利埃大学Dmitri A. Ionov教授。 论文信息： Hongli Zhu, Dmitri A. Ionov*, Long Du, Zhaofeng Zhang, Weidong Sun, 2021. Ca-Sr isotope and chemical evidence for distinct sources of carbonatite and silicate mantle metasomatism. Geochimica et Cosmochimica Acta 312, 158-179. 　　
    107浏览量
    原文链接

  • 《中国科学院海洋研究所在马里亚纳俯冲带弧前水岩反应研究方面获得新进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2022-06-07
    • 近日，中国科学院海洋研究所深海中心孙卫东研究员团队刘海洋等人在马里亚纳俯冲带弧前水岩反应和硼（B）同位素地球化学行为研究上取得新进展，相关成果发表在国际学术期刊Lithos上。 板块构造理论提出以来，作为地球内部-外部物质和能量交换的重要场所，俯冲带得到了地质学家的广泛关注。研究表明俯冲带是全球火山作用最为强烈的地区之一。前人有关俯冲带物质循环的研究通常利用蚀变洋壳和沉积物代表俯冲带的输入物质，然后通过岛弧岩石的研究来讨论俯冲带输出物质的组成。近期的研究发现，俯冲带的浅部弧前区域（海沟与岛弧火山之间）同样发生了强烈的水岩反应过程，并存在大量的物质运移，是俯冲带物质循环的重要组成。然而由于俯冲带浅部地质样品难以直接获得，因此俯冲带浅部水岩反应过程仍缺乏系统的研究。马里亚纳俯冲带弧前存在大量的蛇纹岩泥火山，其中的蛇纹岩泥沿断裂上涌的过程中可以携带俯冲隧道内的地质样品到海底浅表，因此，这些样品是研究俯冲带浅部地质过程的理想对象。该项研究以国际大洋发现计划（IODP）366航次钻探获得的马里亚纳弧前泥火山中变质基性岩样品为研究对象，开展了详细的岩相学、元素地球化学、矿物化学和B同位素地球化学研究，研究结果有效揭示了俯冲带弧前区域的流体活动和变质脱水过程，为揭示俯冲带流体循环及岛弧岩浆成因提供重要信息。 岩相学工作显示变质基性岩的原始矿物主要为辉石和斜长石，变质矿物主要为绿纤石、海绿石、绿鳞石、蒙脱石、皂石和方解石等。变质矿物均富集B、As、Sb、Pb等流体活动性元素，表明在俯冲带浅部，这些变质矿物可以使变质基性岩富含一定量的流体活动性元素。随着俯冲深度增加，以上矿物的分解或转变为多硅白云母等矿物，可能会释放一定量的流体活动性元素。研究汇集了已发表马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山中变质基性岩的微量元素数据，结果显示相关微量元素比值之间存在相关性（As/Ce和Sb/Ce等与B/La和B/Nb），反映了在弧前区域流体活动性元素通过变质脱水作用过程释放到了地幔楔。硼同位素研究显示变质基性岩具有明显重于新鲜洋中脊玄武岩和洋岛玄武岩的硼同位素组成，变化范围与蚀变洋壳最上部组分的硼同位素组成类似。该项研究发现随着蛇纹岩泥火山与海沟距离的增加，从Fantangisna海山（62km）经Asùt Tesoru海山（72km），再到South Chamorro海山（78km），变质基性岩的B同位素逐渐变轻，代表了随着变质温度、压力增加，板片分异的富集重硼同位素的流体逐渐被释放至地幔楔。该研究进行了脱水分馏过程模拟计算，模拟结果显示俯冲带变质残余板片与变质基性岩B同位素组成吻合，并且板片分异流体具有与蛇纹石化橄榄岩一致的组成，进一步证实了以上研究结论的正确性。 该研究表明俯冲带弧前区域存在大量的流体释放过程，并伴随流体活动性元素的运移。以硼元素为例，约73%的硼元素在弧前释放，该部分物质将促使地幔楔的蛇纹石化，并有可能进一步拖拽至弧下深度，随着地幔楔的熔融，而循环至岛弧岩浆。该研究为俯冲带物质循环，岛弧岩浆成因提供重要信息。 上述研究得到了国家自然科学基金青年基金和中国科学院先导项目等的联合资助。论文第一作者为深海中心特别研究助理刘海洋，通讯作者为刘海洋、邓江洪。 相关成果论文题目及发表链接如下： Liu Haiyang., Xue Ying.-Yu., Yang Tinggen., Jin Xin., You Chen.-Feng., Lin Chiou.-Ting., Sun Wei.-Dong. and Deng Jianghong. (2022) Fluid-rock interactions at shallow depths in subduction zone: Insights from trace elements and B isotopic composition of metabasites from the Mariana forearc. Lithos 422-423, 106730. 原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0024493722001396
    164浏览量
    原文链接