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。
* g: d% r; C. N9 O' O% C- a$ R0 l' {# s - u. Y7 g }1 g1 ~9 I
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。& n& z* X7 W" Q4 w# h) @
" |/ M% K. m* a) w8 W- Z0 Y) a 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。' Q; N6 r' ?4 [& d) L
# T/ ^7 w. Q o3 ~! \ 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。3 I0 \5 _$ V, X$ K
- J) y1 @ ^- l) G" I 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.
2 F; r2 K% U$ Q, K* B' i https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S00167037230008444 d, l6 e, M* z- Z& z7 m
- |& v' F- [' N I
0 t) S6 Y; D. r1 a2 Z+ O, w图1 MORB结晶分异演化过程中的锌同位素分馏
2 @) p9 W" J. D9 S6 {* g
* D9 Y [5 q, d" R: L4 u: v* `: ?1 a
F" T6 m# _+ p" \8 J' E$ H: M. _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
$ g5 U( p+ _' |$ x- V. l* T
7 N1 {1 k8 @ e& U9 D0 m, e; W , W" N: d. ^- \1 I `
|
1 z5 Q5 E$ ^1 {4 ?* X; r. R- ~
9 N9 _7 }- x v* T2 }2 [0 j& T