近日，中科院海洋所肖媛媛課題組在NatureIndex期刊GeochimicaetCosmochimicaActa發表了題為「Zincisotopefractionationduringmid-oceanridgebasaltdifferentiation:EvidencefromlavasontheEastPacificRiseat10°30′N」的文章，揭示了洋中脊玄武岩結晶分異演化過程中的鋅同位素分餾。
鋅同位素是研究行星成因與演化、示蹤殼幔物質循環的重要工具。一般認為，岩漿作用過程（例如部分熔融和結晶分異）中鋅同位素的分餾有限，但缺乏對分餾規律和程度的準確限定。為探究玄武質岩漿結晶分異演化過程中的鋅同位素行為，該研究選取東太平洋洋隆10°30′N洋中脊玄武岩（MORB）樣品進行了鋅同位素分析。這些MORB樣品已知來自於成分均一的地幔源區，部分熔融程度也類似，但經歷過不同程度的結晶分異演化（MgO=1.76-7.38wt.%）。其δ66Zn（相對於JMC-Lyon）值變化較小（0.21-0.32‰），但與岩漿演化指標（例如MgO）具有良好相關關係（圖1），演化程度越高的樣品具有越重的鋅同位素組成。因此，MORB結晶分異演化過程可導致約0.1‰的鋅同位素分餾。
根據MORB的鋅同位素演化趨勢，該研究估算了MORB初始熔體的δ66Zn值為0.22±0.04‰(2SD)，虧損MORB地幔源區（DMM）的δ66Zn值約為0.17±0.04‰。DMM與全矽酸鹽地球（BSE）的δ66Zn值（δ66ZnBSE=0.17±0.08‰）類似（圖2）。因此，該研究提出大陸地殼從原始地幔中抽離、留下殘餘DMM過程中，鋅同位素的分餾有限。大陸地殼整體上具有類似初始MORB熔體的鋅同位素組成。
論文的第一作者兼通訊作者為中科院海洋所孫普副研究員。研究得到國家自然科學基金、山東省自然科學基金等項目的共同資助。
論文信息：Sun,P.*,Niu,Y.,Duan,M.,Chen,S.,Guo,P.,Gong,H.,Xiao,Y.&Wang,X.(2023).Zincisotopefractionationduringmid-oceanridgebasaltdifferentiation:EvidencefromlavasontheEastPacificRiseat10°30′N.GeochimicaetCosmochimicaActa346,180-191.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703723000844
圖1MORB結晶分異演化過程中的鋅同位素分餾
圖2初始MORB熔體、虧損地幔源區（DMM）與全矽酸鹽地球（BSE）、大陸地殼的鋅同位素對比
（來源：中國科學院海洋研究所）
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