近期，Nature Index期刊Geochimica et Cosmochimica Acta上刊發(fā)了中科院海洋所深海中心孫衛(wèi)東研究團隊關(guān)于Manus Basin火山玻璃鈣同位素的最新研究成果，對理解巖漿演化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。
鈣同位素是示蹤再循環(huán)物質(zhì)的重要參考指標之一。在利用鈣同位素示蹤巖漿巖源區(qū)特征時，需要首先明確巖漿演化過程中是否會發(fā)生鈣同位素分餾，但是目前關(guān)于這方面的研究并不系統(tǒng)。孫衛(wèi)東研究團隊選取了采自Manus Basin的火山玻璃，其巖性從玄武質(zhì)安山巖變化至流紋巖，主微量元素及Sr-Nd同位素數(shù)據(jù)顯示它們源自同一巖漿演化序列，是研究巖漿演化過程中鈣同位素分餾行為的理想樣品。
Manus Basin火山玻璃巖性從玄武質(zhì)安山巖變化至流紋巖
結(jié)果顯示，中基性火山巖的Ca同位素組成（用 44/40Ca表示）比較均一（0.81 0.04‰至0.82 0.01‰），與目前已經(jīng)報道的大洋中脊玄武巖（0.84 0.10‰）以及弧后盆地玄武巖（0.80 0.08‰）的Ca同位素組成相似，且不與SiO2、MgO含量存在相關(guān)性，說明中基性巖漿演化階段幾乎不發(fā)生Ca同位素分餾；隨著巖漿演化的進行，酸性火山巖的 44/40Ca從0.85 0.01‰逐漸升高至1.05 0.04‰，并且與SiO2、MgO含量以及Eu/Eu*存在相關(guān)性，說明Ca同位素在酸性巖漿演化階段發(fā)生了分餾。利用rhyolite-MELTS模擬計算顯示，酸性巖漿演化過程中發(fā)生的Ca同位素分餾主要與該階段斜長石的分離結(jié)晶密切相關(guān)。該研究直接論證了Ca同位素在不同巖漿演化階段的分餾行為，并明確提出中基性巖漿巖可以用來代表其母巖漿的Ca同位素組成。
火山玻璃的 44/40Ca與SiO2、MgO含量關(guān)系圖
上述研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項、國家重點研發(fā)專項等項目聯(lián)合資助。論文第一作者為深海中心祝紅麗副研究員，通訊作者為中科院海洋所李聰穎副研究員和成都理工大學(xué)張兆峰教授。
論文信息：
Hongli Zhu, Renqiang Liao, He Liu, Long Du, He Li, Congying Li*, Zhaofeng Zhang*, Weidong Sun, 2021. Calcium isotopic fractionation during magma differentiation: Constraints from volcanic glasses from the eastern Manus Basin. Geochimica et Cosmochimica Acta 305, 228-242.
