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    中國科大厘定洋殼V同位素及上陸殼Ba同位素組成

    世源氣體 www.51qiti.com  更新時間:2018-6-12 9:22:09
    地球是太陽系中唯一的宜居星球,也是唯一同時擁有陸殼和洋殼的類地行星。洋殼和陸殼的形成對于地球的演化和承載生命至關重要。作為地表流體和深部固體地球相互交換的關鍵界面,洋殼及陸殼可以通過俯沖再循環不斷改造著深部地球的組成,它們對于大氣圈、水圈、生物圈的組成和作用有著重要的影響。理解洋殼和陸殼的成分及演化,是地球科學領域最重要的科學問題。
      金屬穩定同位素地球化學是近十年來國際上發展快速的新興方向,為示蹤地球各個圈層的演化和相互作用提供了新的手段,而了解地球主要儲庫同位素組成是開展同位素地球化學示蹤的基礎和前提。V是變價金屬元素,其同位素可為了解地球各個圈層的成分演化及氧化還原條件提供新的制約;Ba是一個微量的堿土金屬元素,高度富集在地殼中,Ba同位素可以對了解殼幔物質循環過程提供重要的制約。目前國際上僅有極少數實驗室能夠測量高質量的V和Ba同位素數據。
      中國科學技術大學地球和空間科學學院中國科學院殼幔物質與環境重點實驗室教授黃方團隊建立了世界一流的V、Ba同位素分析方法,通過對全球代表性樣品的高精度同位素分析,確定了洋殼的V同位素及大陸上地殼的Ba同位素組成。對大洋中脊玄武巖和蝕變洋殼剖面的測量顯示,這些樣品的V同位素組成在誤差范圍內一致,同時早期巖漿分異和熱液交代作用不會改造樣品的原始V同位素組成。根據這些樣品的測量結果,該團隊估計了洋殼的平均V同位素組成(圖1:δ51/50V=-0.85±0.02‰, 2SD/√n,n=53),這個結果明顯優于國際同行的估計值。對于高分異大洋巖漿巖(安山巖-英安巖)的V同位素測量顯示,巖漿演化會產生顯著的V同位素分餾,說明單斜輝石和磁鐵礦分離結晶可以優先帶走低價態的V和輕的V同位素。這個工作奠定了利用V同位素研究殼幔分異及巖漿演化的基礎。該研究成果以Vanadium isotope compositions of mid-ocean ridge lavas and altered oceanic crust 為題,發表在地學國際期刊Earth and Planetary Science Letters上(Earth and Planetary Science Letters,2018,493, 128-139),論文第一作者為課題組博士吳非,通訊作者為黃方。
      花崗巖、中國黃土、河流沉積物和冰磧巖可以用來制約上陸殼的Ba同位素組成。對這些樣品的測量顯示,大陸上地殼具有高度不均一的Ba同位素組成?;◢弾r中的Ba同位素變化可能是由于巖漿演化晚期富Ba礦物的分離,或者是地殼源區物質的不均一性。黃土具有高度均一的Ba同位素組成,表明我國西部第四紀黃土形成時沒有發生顯著的同位素分餾。不同歷史時期的冰磧巖的Ba同位素分餾明顯,反映了30億年來大陸風化過程的影響。通過所有樣品的質量加權平均,獲得大陸上地殼平均Ba同位素組成(圖2:δ137/134Ba=0.00±0.03‰, 2SD/√n,n=71),相對海水和河水組成偏輕。這個結果為示蹤地球圈層之間的Ba循環提供了基準參考線,顯示了利用Ba同位素研究巖漿作用的巨大潛力。該研究成果以Barium isotopic composition of the upper continental crust 為題,發表在地學國際期刊Geochim. Cosmochim. Acta上(Geochim. Cosmochim. Acta,,2018,233, 33-49),論文第一作者為課題組博士后南曉云,通訊作者為黃方。
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