我国学者与海外合作者对幔源岩浆演化研究取得进展

图1 金伯利岩中橄榄石核部和边部氧同位素变化成因模型图

　　在国家自然科学基金项目（批准号：41773044）等资助下，中国科学院地质与地球物理研究所许晶瑶、李秋立、路凯等人与国外合作者在幔源岩浆演化过程方面研究取得进展。研究成果以“幔源岩浆的低氧同位素特征映射大陆岩石圈地幔混染作用（Light oxygen isotopes in mantle-derived magmas reflect assimilation of sub-continental lithospheric mantle material）”为题，于2021年11月2日发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。论文链接为：https://doi.org/10.1038/s41467-021-26668-z。

　　通常认为地幔具有均一的氧同位素比值（正常地幔橄榄石δ18O = 5.18 ± 0.28‰），而地壳物质则变化较大，因此氧同位素可为地壳再循环、地幔不均一性等研究提供重要约束。深部幔源岩浆中偏离正常地幔氧同位素值的信号一般被归因于陆壳混染、壳源物质俯冲再循环进入源区、原始地幔不均一等因素。目前对深部幔源岩浆穿过大陆岩石圈地幔（SCLM）时能否导致氧同位素组成的变化仍缺乏了解。该工作以南非、雷索托、博茨瓦纳、美国及加拿大等地区的9个中生代金伯利岩为研究对象，对其中的橄榄石开展了岩相学、电子探针主-微量和离子探针氧同位素综合分析。分析发现，橄榄石颗粒普遍具有核边结构，而橄榄石的Mg#值与氧同位素组成总体呈现正相关。其中，高镁核Mg# ~ 94–89，δ18O平均值为5.40‰，在正常地幔值范围内，为SCLM橄榄岩捕虏晶；低镁核Mg# ~ 78–89，δ18O值（3.30‰–4.95‰）低于地幔值，为前期金伯利岩原始岩浆结晶分异并与低δ18O的SCLM反应的产物；橄榄石生长边Mg# ~88，δ18O平均值为4.85‰，为当期金伯利岩岩浆上升过程中结晶。上述结果表明，金伯利岩的岩浆源区具有正常地幔氧同位素值，而SCLM存在正常到低氧同位素的物质。金伯利岩母岩浆同化SCLM中的低氧同位素物质形成了具有不同δ18O值的低镁捕虏晶核和岩浆生长边。该研究指出，SCLM是一个局部富集低氧同位素的重要储库，可被深部幔源岩浆大量同化。因此，基于化学成分估算俯冲再循环物质通量时需要考虑同化所穿过岩石圈地幔的影响（图1）。

　　该工作中橄榄石主—微量和氧同位素数据在中国科学院地质与地球物理研究所电子探针和离子探针实验室测试完成。