金属稳定同位素实验室

目录：研究方向

5. 岩浆作用

更新时间：2018年 01月 23日

5.1 岩浆演化过程中Cu同位素分馏： Huang (黄建)et al. (2016)

高温岩浆过程是否会导致Cu同位素分馏？为解决这一问题，推动利用Cu同位素研究岩浆过程和示踪幔源岩浆岩方面的应用，我们研究了德国东埃菲尔LaacherSee火山高度演化的层状响岩（图5.1）。这套岩石由初始原岩碧玄岩（EE basanite）经历大约70%的矿物分离结晶，演化形成镁铁质响岩（ULST）；然后再由镁铁质响岩进一步分离结晶，形成高度演化的响岩（LLST）。研究结果（图1.5.1）显示：（1）硫化物富集⁶³Cu，其分离结晶致使残余岩浆的δ⁶⁵Cu显著升高；（2）硅酸盐、硫酸盐和氧化物分离结晶不会导致Cu同位素分馏。研究结果为Cu同位素在高温地质过程中的应用提供理论基础。

5.2 高Si 岩浆中的Fe同位素分馏: Xia (夏莹)et al. (2017)

高SiO₂（>71wt.%）岩浆岩具有比基性-中性岩浆岩明显高的δ⁵⁶Fe，但是其分馏机理却存在着激烈的争论。我们测量中亚造山带海拉尔盆地晚中生代双峰式火山岩的Fe同位素，以制约岩浆作用过程中的Fe同位素分馏机理。海拉尔流纹岩的δ⁵⁶Fe高达0.64± 0.02‰，是目前已有岩浆岩数据中最重的Fe同位素值（图5.2）。海拉尔火山岩的Fe同位素和Rb/La、Zn同位素之间都缺乏很好的相关性，据此可以排除流体出溶和热扩散导致的Fe同位素分馏。我们认为海拉尔火山岩的Fe同位素变化主要是由岩浆演化导致的：岩浆演化过程中，熔体和残留/分离矿物之间存在显著的Fe同位素分馏，通常熔体具有更重的Fe同位素组成。

5.3 岛弧岩浆岩的V同位素组成：Tian(田笙谕)(准备中)

俯冲带是壳幔发生物质交换的重要场所，俯冲带岩浆通常经历了不同程度的演化。我们研究了勘察加半岛(Kamchatka)、小安德烈斯(Lesser Antilles)和阿留申 (Aleutians)三个岛弧的岩浆岩。其δ⁵¹V变化范围为-0.91‰~ -0.53‰（2SD= 0.01‰, n = 47），和MORB的δ⁵¹V变化趋势一致，表明地幔高比例熔融和交代过程可能不会产生明显的V同位素分馏（图5.3）。样品的δ⁵¹V与放射成因同位素及流体指标之间均没有相关性，据此可以排除陆壳物质混染和流体作用对V同位素的影响。相反地，δ⁵¹V与岩浆演化指标如MgO含量之间具有很好的相关性，这表明随着岩浆从基性向中酸性演化，其V同位素逐渐变重。

5.4 中国东部玄武岩V同位素

中国东部新生代玄武岩广泛分布于黑龙江至海南的沿海各省，主要为碱性玄武岩。铁（Fe）、钒（V）均为变价元素，在源区物质部分熔融过程中的分配行为对氧化还原敏感。我们对中国东部玄武岩做了Fe、V同位素分析，发现δ⁵¹V（-0.51‰~ -0.82‰）与δ⁵⁶Fe（0.08‰~ 0.28‰）存在明显的正相关，与Mg#呈负相关，且δ⁵¹V相比δ⁵⁶Fe的变化范围更大（图5.4）。Mg#较高的样品指示了地幔熔融后较原始的岩浆，其δ⁵¹V= -0.70‰，轻于地幔橄榄岩（δ⁵¹V= -0.92‰），显示在低比例部分熔融过程中存在V同位素分馏。玄武岩的δ⁵¹V随着Mg#降低而显著升高，指示在岩浆演化过程中存在V同位素分馏，这可能是分离结晶的结果。

5.5 洋壳V同位素组成的指示意义：Wu(吴非)(准备中)

我们测量了东太平洋穹窿的洋中脊玄武质-英安质岩浆岩样品，以及附近洋壳钻孔剖面（IODP site 1256）中蚀变玄武岩和辉长岩样品的δ⁵¹V。结果显示，蚀变玄武岩和辉长岩样品的δ⁵¹V相对均一，且和新鲜的大洋玄武岩样品在误差范围内一致，说明海水蚀变作用不会改造岩浆岩的V同位素组成。洋中脊岩浆岩样品的δ⁵¹V随着SiO₂含量的升高、MgO含量的降低而升高，其变化达到了0.3‰（图5.5）。我们解释为：岩浆演化过程中，由于不同价态的V在矿物和熔体中的分配系数差异，会导致矿物和熔体中不同价态的V的分配，从而产生了矿物和熔体之间的V同位素分馏。这显示V同位素有潜力来研究岩浆演化过程。