第九届青年地学论坛

为了进一步阐明不同地幔组分对大陆板内玄武岩地幔源区的物质贡献，我们对华南浙江地区新生代玄武岩进行了系统的Fe同位素研究（Xu et al., 2024）。结果表明这些玄武岩的δ⁵⁶Fe与SiO₂、δ⁶⁶Zn、Ca/Al、Zr/Nb、Ti/Eu、Hf异常、Dy/Yb、La/Yb、Nb/Y、平衡压力、K/La、Sr/Ce比值具有相关性。此外，早期低硅玄武岩具有中等富集的Sr-Nd同位素和高的δ⁵⁶Fe；而晚期高硅玄武岩则表现出随着SiO₂和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr的增加和¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd的降低，δ⁵⁶Fe大致呈现逐渐降低的趋势。正常地幔橄榄岩减压或者等压部分熔融都不足以产生足够大的Fe同位素分馏；而源区氧逸度变化以及高压石榴石效应也都无法解释样品的Fe同位素变化。在排除了交代橄榄岩部分熔融的可能性之后，我们认为Fe同位素主要反映了辉石岩组分的贡献。结合主-微量元素、其它同位素、温压结果，我们认为早期重Fe同位素的低硅玄武岩是由含碳酸盐化榴辉岩/辉石岩的软流圈地幔在相对高压下发生减压熔融的产物；晚期高硅岩浆则是由于软流圈进一步减压熔融到更浅深度的产物，这导致亏损橄榄岩组分的贡献增加，从而稀释了易熔组分的重Fe同位素信号。然而，Fe同位素随着K/La和Sr/Ce的变化趋势以及与Sr-Nd同位素的关系无法仅仅用不均一软流圈地幔减压熔融来解释，还需要有交代地幔岩石圈组分的贡献，这也可以合理解释样品的主-微量元素以及其它同位素特征。综上我们得到以下几点认识：（1）含碳酸盐化榴辉岩/辉石岩组分的软流圈地幔在高压下发生低程度部分熔融可以形成观察到的重Fe同位素特征；（2）进一步减压熔融随后与岩石圈地幔底部熔体混合导致轻Fe同位素特征；（3）喷发在厚岩石圈之上的大陆板内玄武岩更有利于保存深部软流圈熔体的重Fe同位素特征；（4）Fe同位素可以用来示踪大陆板内玄武岩地幔源区不同岩性的贡献。


Xu, R., Lambart, S., Nebel, O., Li, M., Bai, Z., Zhang, J., Zhang, G., Gao, J., Zhong, H. and Liu, Y., 2024. Iron isotope evidence in continental intraplate basalts for mantle lithosphere imprint on heterogenous asthenospheric melts. Earth and Planetary Science Letters, 625.