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【科學網】鈦同位素成示蹤巖漿過程新鑰匙
2020-07-22 | 作者: | 【 】【打印】【關閉

作者:張行勇 來源:中國科學報 發布時間:2020/7/21 

火山巖Ti同位素組成與其MgO (a)和SiO2 (b)含量相關性
  火山或巖漿作用是將地球深部物質和能量帶到地表或地殼淺部的唯一途徑。因此,理解巖漿作用發生和發展過程即是了解地球內部物質與能量傳輸的重要手段。在這方面,應用Li、Mg、Fe、Ca和Zn等新興的非傳統金屬穩定同位素進行測定示蹤作用顯著,也是當今地球科學領域發展最快的新興學科,為解決重大地學問題帶來了全新視野。
  金屬鈦(Ti)同位素是非傳統穩定同位素地球化學中的一個新的研究方向,在示蹤巖漿過程中可能存在不可替代的重要作用。
  為了更好地理解巖漿過程中Ti同位素分餾,中國科學院地質與地球物理研究所副研究員趙新苗與中國地質科學院地質研究所研究員唐索寒和朱祥坤,以及中國科學院院士、西北大學教授張宏福等合作,在中國地質科學院地質研究所自然資源部同位素地質重點實驗室成功建立了高精度的Ti同位素測定方法,并對來自世界各地不同地質背景的約60件洋中脊玄武巖、弧后玄武巖、夏威夷Kilauea和Koolau洋島玄武巖、中國內蒙古海拉爾盆地火山巖等樣品的Ti同位素組成進行詳細研究。其結果表明:Fe-Ti氧化物不飽和的火山巖(SiO2含量5 wt%),其δ49/47Ti組成范圍有限(-0.04~0.08‰),不隨巖漿分異而變化;而Fe-Ti氧化物飽和的火山巖(SiO2含量> 54 wt%,MgO含量< 5 wt%)δ49/47Ti變化顯著(0.01~1.91‰),并與SiO2含量呈正相關,與MgO含量呈負相關。該成果發表于《礦物學和巖石學貢獻》。
  文章作者認為,因為Fe-Ti氧化物相比共存的熔體更富集輕Ti同位素,其分離結晶會導致殘余巖漿相應地富集重Ti同位素組成。他們又結合前人的研究結果,進一步證實島弧背景火山巖和地幔柱相關火山巖Ti同位素組成與MgO和SiO2的關系存在顯著不同,這主要受控于巖漿分異程度,及成分和Fe-Ti氧化物成分,特別是磁鐵礦成分的不同共同控制。
  相關專家認為,該研究不僅豐富了非傳統穩定同位素地球化學理論體系,而且在理解地球的巖漿過程和示蹤巖漿成因的動力學等方面具有重要潛力。
 
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