合作項目幔源巖漿演化研究取得新進展

　　在國家自然科學基金項目（批準號：41773044）等資助下，中國科學院地質與地球物理研究所許晶瑤、李秋立、路凱等人與國外合作者在幔源巖漿演化過程方面研究取得進展。研究成果以“幔源巖漿的低氧同位素特征映射大陸巖石圈地幔混染作用（Light oxygen isotopes in mantle-derived magmas reflect assimilation of sub-continental lithospheric mantle material）”為題，于2021年11月2日發表于《自然·通訊》（Nature Communications）。論文鏈接為：https://doi.org/10.1038/s41467-021-26668-z。

　　通常認為地幔具有均一的氧同位素比值（正常地幔橄欖石δ18O = 5.18 ± 0.28‰），而地殼物質則變化較大，因此氧同位素可為地殼再循環、地幔不均一性等研究提供重要約束。深部幔源巖漿中偏離正常地幔氧同位素值的信號一般被歸因于陸殼混染、殼源物質俯沖再循環進入源區、原始地幔不均一等因素。目前對深部幔源巖漿穿過大陸巖石圈地幔（SCLM）時能否導致氧同位素組成的變化仍缺乏了解。該工作以南非、雷索托、博茨瓦納、美國及加拿大等地區的9個中生代金伯利巖為研究對象，對其中的橄欖石開展了巖相學、電子探針主-微量和離子探針氧同位素綜合分析。分析發現，橄欖石顆粒普遍具有核邊結構，而橄欖石的Mg#值與氧同位素組成總體呈現正相關。其中，高鎂核Mg# ~ 94–89，δ18O平均值為5.40‰，在正常地幔值范圍內，為SCLM橄欖巖捕虜晶；低鎂核Mg# ~ 78–89，δ18O值（3.30‰–4.95‰）低于地幔值，為前期金伯利巖原始巖漿結晶分異并與低δ18O的SCLM反應的產物；橄欖石生長邊Mg# ~88，δ18O平均值為4.85‰，為當期金伯利巖巖漿上升過程中結晶。上述結果表明，金伯利巖的巖漿源區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質。金伯利巖母巖漿同化SCLM中的低氧同位素物質形成了具有不同δ18O值的低鎂捕虜晶核和巖漿生長邊。該研究指出，SCLM是一個局部富集低氧同位素的重要儲庫，可被深部幔源巖漿大量同化。因此，基于化學成分估算俯沖再循環物質通量時需要考慮同化所穿過巖石圈地幔的影響（圖1）。

　　該工作中橄欖石主—微量和氧同位素數據在中國科學院地質與地球物理研究所電子探針和離子探針實驗室測試完成。

金伯利巖中橄欖石核部和邊部氧同位素變化成因模型圖