研究揭示大洋中脊玄武岩地幔重铁同位素富集的低度熔体交代起源

对大洋中脊玄武岩 (MORBs) 的研究表明，大洋上地幔的 Fe 同位素组成可变，超出了统一来源的地幔熔融过程和岩浆演化的解释，表明大洋上地幔中 Fe 同位素的异质性。然而，上地幔铁同位素异质性的起源仍然是个谜。

为了验证 MORB地幔重 Fe 同位素(56、57 Fe与轻54 Fe)富集与地球历史上与低度熔体地幔交代作用相关的不相容元素富集过程相同的假说，由中国科学院海洋研究所 (IOCAS) 的郭鹏远博士对来自大西洋中脊 (MAR) 岩浆稳健段 (OH-1) 的特征明确的 MORB 样品进行了 Fe 同位素研究，地点为 ~北纬 35°。

该研究发表在《地球与行星科学快报》上。

所研究的 18 个样品显示出较大的δ56 Fe 变化，反映出在这种脊段尺度上相当大的 MORB Fe 同位素变异性。“引人注目的是δ56 Fe corr与不相容元素的丰度和比率，甚至与 Sr-Nd-Hf 同位素的显着相关性，”郭博士说。

OH-1 熔岩δ56 Fe的大变化以及与不相容元素的丰度和比率以及与放射性同位素的显着相关性不是由海水蚀变、部分熔融、岩浆演化和岩浆房混合引起的;它们反映了MAR这一部分下方明显的地幔源继承。

低度熔化可以有效地分馏不同不相容性的元素，尤其是不相容性差异小或细微的元素之间。因此，相关的 Fe 同位素变化 ( δ56 Fe = +0.03 至 +0.18 ‰) 与不相容元素的丰度和比率表明导致重 Fe 和不相容元素富集的共同过程。

“我们将这一过程解释为地球历史上发生在大洋岩石圈-软流圈边界的低 F 熔体地幔交代作用，”郭博士说。如在 MAR 的山脊段 OH-1 所观察到的，在现今的次脊之下，这种再循环复合岩性的熔化产生了具有地球化学相关性的 MORB 熔体。δ56 Fe 与87 Sr/ 86 Sr 呈正相关，与143 Nd / 144 Nd 和176 Hf/ 177 Hf 呈负相关，进一步表明低 F 熔体交代地幔的古老形成。

“我们认为导致上地幔重 Fe 同位素富集的低 F 熔体地幔交代作用是一个全球普遍的过程，并且广泛存在，因为可用的全球 MORB Fe 同位素显示出与其不相容元素的丰度和比率的系统相关性，”郭博士说。 .

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