近日，中科院海洋所肖媛媛课题组在Nature Index期刊Geochimica et Cosmochimica Acta发表了题为“Zinc isotope fractionation during mid-ocean ridge basalt differentiation: Evidence from lavas on the East Pacific Rise at 10°30′N”的文章，揭示了洋中脊玄武岩结晶分异演化过程中的锌同位素分馏。
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锌同位素是研究行星成因与演化、示踪壳幔物质循环的重要工具。一般认为，岩浆作用过程（例如部分熔融和结晶分异）中锌同位素的分馏有限，但缺乏对分馏规律和程度的准确限定。为探究玄武质岩浆结晶分异演化过程中的锌同位素行为，该研究选取东太平洋洋隆10°30′N洋中脊玄武岩（MORB）样品进行了锌同位素分析。这些MORB样品已知来自于成分均一的地幔源区，部分熔融程度也类似，但经历过不同程度的结晶分异演化（MgO = 1.76-7.38 wt.%）。其δ66Zn（相对于JMC-Lyon）值变化较小（0.21-0.32‰），但与岩浆演化指标（例如MgO）具有良好相关关系（图1），演化程度越高的样品具有越重的锌同位素组成。因此，MORB结晶分异演化过程可导致约0.1‰的锌同位素分馏。
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根据MORB的锌同位素演化趋势，该研究估算了MORB初始熔体的δ66Zn值为0.22 ± 0.04‰ (2SD)，亏损MORB地幔源区（DMM）的δ66Zn值约为0.17 ± 0.04‰。DMM与全硅酸盐地球（BSE）的δ66Zn值（δ66ZnBSE = 0.17 ± 0.08‰）类似（图2）。因此，该研究提出大陆地壳从原始地幔中抽离、留下残余DMM过程中，锌同位素的分馏有限。大陆地壳整体上具有类似初始MORB熔体的锌同位素组成。- q0 p, s4 Y n3 a) z+ ~ J
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论文的第一作者兼通讯作者为中科院海洋所孙普副研究员。研究得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目的共同资助。/ v$ k ?! F) P, _2 v, K0 V( R
: K; l! l- B l; O$ k 论文信息：Sun, P.*, Niu, Y., Duan, M., Chen, S., Guo, P., Gong, H., Xiao, Y. & Wang, X. (2023). Zinc isotope fractionation during mid-ocean ridge basalt differentiation: Evidence from lavas on the East Pacific Rise at 10°30′N. Geochimica et Cosmochimica Acta 346, 180-191.
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图1 MORB结晶分异演化过程中的锌同位素分馏+ B. ^4 M) @% j9 v4 b! O4 o* b
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图2 初始MORB熔体、亏损地幔源区（DMM）与全硅酸盐地球（BSE）、大陆地壳的锌同位素对比4 W; E4 Y, i7 n9 g1 c
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