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南京大学“幔游”课题组

"Rocking Mantle" Group,NJU





新论文:东亚大地幔楔西侧地幔镁同位素组成研究(何叶,JGR)

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玄武岩具有偏轻的镁同位素组成通常被认为其地幔源区含有再循环碳酸盐。中国东部的新生代玄武岩普遍具有偏轻的镁同位素组成,而这些玄武岩的分布范围大致与滞留在地幔过渡带中的太平洋板片相重合,表明位于滞留板片之上的东亚大地幔楔是一个巨大的碳储库。然而,对于东亚大地幔楔西侧地幔的镁同位素组成,以及整个东亚地区地幔中碳酸盐组分的分布范围,目前还没有深入的研究。本次研究选择位于大地幔楔西侧的内蒙古呼伦贝尔的辉河新生代霞石岩为研究对象。辉河霞石岩在微量元素蛛网图上表现出明显KZr-HfTi的负异常(Hf/Hf* =0.58-0.69Ti/Ti* = 0.62-0.83,高的Ca/Al1.19-1.72)、Zr/Hf43.5-46.6)比值,以及相对于正常地幔明显偏轻的镁同位素组成(δ26Mg=-0.47‰~-0.35‰),表明辉河霞石岩源区含有碳酸盐组分。模拟计算表明,这种地幔中的碳酸盐组分更可能是菱镁矿(白云石经历深俯冲分解后的残留碳酸盐),而不是白云石或者方解石。当白云石[CaMg (CO3)2]俯冲进入上地幔底部或地幔过渡带后,白云石分解释放出富钙的碳酸质流体/熔体(CaCO3),残留的碳酸盐为菱镁矿(MgCO3),并最终成为辉河霞石岩的源区组分。

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再循环碳酸盐与橄榄岩质地幔在Mg-Sr同位素相关图中的混合曲线

辉河霞石岩的观察表明,具有轻镁同位素组成的碳酸盐组分同样存在于东亚大地幔楔西侧的地幔中。因此,俯冲太平洋板块不是东亚地区下伏地幔中再循环碳酸盐组分的单一来源。论文“Light Mg isotopic compositions in the mantle beyond the big mantle wedge beneath eastern Asia”近期发表在Journal of Geophysical Research: Solid Earth: https://doi.org/10.1029/2018JB016857