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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

首頁 > 科研進(jìn)展

海洋所等在地幔交代過程中鈣同位素分餾行為研究中獲進(jìn)展

2021-12-06 海洋研究所

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語音播報

　　近期，中國科學(xué)院海洋研究所深海極端環(huán)境與生命過程研究中心研究員孫衛(wèi)東研究團(tuán)隊與法國蒙彼利埃大學(xué)教授Dmitri A. Ionov以及成都理工大學(xué)教授張兆峰開展合作研究，在Geochimica et Cosmochimica Acta上，發(fā)表了關(guān)于含碳酸鹽包體地幔橄欖巖鈣同位素的最新研究成果，對理解碳酸鹽以及硅酸鹽交代地幔過程中的鈣同位素分餾行為，應(yīng)用鈣同位素示蹤高溫地質(zhì)過程具有重要意義。

　　地幔交代過程是造成地幔物質(zhì)地球化學(xué)組分不均一的重要地質(zhì)過程之一，引起地幔交代作用的介質(zhì)除了碳酸鹽，還有硅酸鹽熔體等。因此，全面了解由不同交代介質(zhì)引起的地幔交代過程中的鈣（Ca）同位素分餾行為及尺度，是應(yīng)用Ca同位素示蹤該地質(zhì)過程的基本前提。孫衛(wèi)東研究團(tuán)隊與合作者選取了采自Spitsbergen島嶼含碳酸鹽包體的地幔橄欖巖，這些橄欖巖依次經(jīng)歷了熔體提取、硅酸鹽熔體交代以及碳酸鹽包體交代三期地質(zhì)事件，對該樣品進(jìn)行淋濾實驗，并分別對淋濾的碳酸鹽相、殘余的硅酸鹽相以及全巖開展地球化學(xué)研究，可以深入探究硅酸鹽以及碳酸鹽交代過程中引起的Ca同位素分餾行為。

　　結(jié)果顯示，碳酸鹽包體比殘余硅酸鹽富集Sr元素（277–2923 vs. 16–60 ppm），具有變化范圍更大且更低的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值（0.7049–0.7141 vs. 0.7036–0.7055），以及低的δ^44/40Ca值（0.17–0.68‰ vs. 0.78–1.00‰）。研究表明，碳酸鹽包體的Ca-Sr同位素組成與硅酸鹽并未達(dá)到平衡狀態(tài)。殘余硅酸鹽受熔體提取和硅酸鹽熔體交代兩期地質(zhì)過程影響，已有研究表明熔體提取可提高地幔橄欖巖的δ^44/40Ca值，而本地區(qū)的殘余硅酸鹽具有與硅酸鹽地球（BSE，0.94 ± 0.05‰）相似或者略低的δ^44/40Ca值，說明硅酸鹽熔體交代作用可以使得地幔橄欖巖的δ^44/40Ca降低0.1–0.2‰。橄欖巖全巖的Ca同位素組成（0.75–0.95‰）與殘余硅酸鹽相似，均與BSE相近或者略低，說明低含量的碳酸鹽包體（約1 wt.%）交代作用并不能顯著降低橄欖巖的δ^44/40Ca值。相反，由于碳酸鹽包體顯著富集Sr元素，其交代地幔橄欖巖，可以顯著升高橄欖巖全巖的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值。研究揭示了地幔中碳酸鹽包體的Ca-Sr同位素特征，并對比了硅酸鹽熔體以及碳酸鹽交代地幔橄欖巖過程中引起的Ca同位素分餾尺度。

　　研究工作得到國家自然科學(xué)基金等項目的聯(lián)合資助。

Spitsbergen島嶼地幔橄欖巖中的碳酸鹽包體　　

碳酸鹽相、硅酸鹽相以及橄欖巖全巖的Ca-Sr同位素組成

　　近期，中國科學(xué)院海洋研究所深海極端環(huán)境與生命過程研究中心研究員孫衛(wèi)東研究團(tuán)隊與法國蒙彼利埃大學(xué)教授Dmitri A. Ionov以及成都理工大學(xué)教授張兆峰開展合作研究，在Geochimica et Cosmochimica Acta上，發(fā)表了關(guān)于含碳酸鹽包體地幔橄欖巖鈣同位素的最新研究成果，對理解碳酸鹽以及硅酸鹽交代地幔過程中的鈣同位素分餾行為，應(yīng)用鈣同位素示蹤高溫地質(zhì)過程具有重要意義。
　　地幔交代過程是造成地幔物質(zhì)地球化學(xué)組分不均一的重要地質(zhì)過程之一，引起地幔交代作用的介質(zhì)除了碳酸鹽，還有硅酸鹽熔體等。因此，全面了解由不同交代介質(zhì)引起的地幔交代過程中的鈣（Ca）同位素分餾行為及尺度，是應(yīng)用Ca同位素示蹤該地質(zhì)過程的基本前提。孫衛(wèi)東研究團(tuán)隊與合作者選取了采自Spitsbergen島嶼含碳酸鹽包體的地幔橄欖巖，這些橄欖巖依次經(jīng)歷了熔體提取、硅酸鹽熔體交代以及碳酸鹽包體交代三期地質(zhì)事件，對該樣品進(jìn)行淋濾實驗，并分別對淋濾的碳酸鹽相、殘余的硅酸鹽相以及全巖開展地球化學(xué)研究，可以深入探究硅酸鹽以及碳酸鹽交代過程中引起的Ca同位素分餾行為。
　　結(jié)果顯示，碳酸鹽包體比殘余硅酸鹽富集Sr元素（277–2923 vs. 16–60 ppm），具有變化范圍更大且更低的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‰）。研究表明，碳酸鹽包體的Ca-Sr同位素組成與硅酸鹽并未達(dá)到平衡狀態(tài)。殘余硅酸鹽受熔體提取和硅酸鹽熔體交代兩期地質(zhì)過程影響，已有研究表明熔體提取可提高地幔橄欖巖的δ44/40Ca值，而本地區(qū)的殘余硅酸鹽具有與硅酸鹽地球（BSE，0.94 ± 0.05‰）相似或者略低的δ44/40Ca值，說明硅酸鹽熔體交代作用可以使得地幔橄欖巖的δ44/40Ca降低0.1–0.2‰。橄欖巖全巖的Ca同位素組成（0.75–0.95‰）與殘余硅酸鹽相似，均與BSE相近或者略低，說明低含量的碳酸鹽包體（約1 wt.%）交代作用并不能顯著降低橄欖巖的δ44/40Ca值。相反，由于碳酸鹽包體顯著富集Sr元素，其交代地幔橄欖巖，可以顯著升高橄欖巖全巖的87Sr/86Sr比值。研究揭示了地幔中碳酸鹽包體的Ca-Sr同位素特征，并對比了硅酸鹽熔體以及碳酸鹽交代地幔橄欖巖過程中引起的Ca同位素分餾尺度。
　　研究工作得到國家自然科學(xué)基金等項目的聯(lián)合資助。
　　Spitsbergen島嶼地幔橄欖巖中的碳酸鹽包體　　
　　碳酸鹽相、硅酸鹽相以及橄欖巖全巖的Ca-Sr同位素組成
　　

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