近日，中科院海洋所肖媛媛课题组在Nature Index期刊Geochimica et Cosmochimica Acta发表了题为“Zinc isotope fractionation during mid-ocean ridge basalt differentiation: Evidence from lavas on the East Pacific Rise at 10°30′N”的文章，揭示了洋中脊玄武岩结晶分异演化过程中的锌同位素分馏。
! h) w5 r# b: G4 G4 q+ s: v
1 H" g( @5 D) Q 锌同位素是研究行星成因与演化、示踪壳幔物质循环的重要工具。一般认为，岩浆作用过程（例如部分熔融和结晶分异）中锌同位素的分馏有限，但缺乏对分馏规律和程度的准确限定。为探究玄武质岩浆结晶分异演化过程中的锌同位素行为，该研究选取东太平洋洋隆10°30′N洋中脊玄武岩（MORB）样品进行了锌同位素分析。这些MORB样品已知来自于成分均一的地幔源区，部分熔融程度也类似，但经历过不同程度的结晶分异演化（MgO = 1.76-7.38 wt.%）。其δ66Zn（相对于JMC-Lyon）值变化较小（0.21-0.32‰），但与岩浆演化指标（例如MgO）具有良好相关关系（图1），演化程度越高的样品具有越重的锌同位素组成。因此，MORB结晶分异演化过程可导致约0.1‰的锌同位素分馏。: s& @6 }) B1 X/ W
+ X7 I: e @5 @) I: D 根据MORB的锌同位素演化趋势，该研究估算了MORB初始熔体的δ66Zn值为0.22 ± 0.04‰ (2SD)，亏损MORB地幔源区（DMM）的δ66Zn值约为0.17 ± 0.04‰。DMM与全硅酸盐地球（BSE）的δ66Zn值（δ66ZnBSE = 0.17 ± 0.08‰）类似（图2）。因此，该研究提出大陆地壳从原始地幔中抽离、留下残余DMM过程中，锌同位素的分馏有限。大陆地壳整体上具有类似初始MORB熔体的锌同位素组成。# i& L- Z. g3 Q2 d ~" S
) Y9 @- ?7 T9 a- r8 x, A 论文的第一作者兼通讯作者为中科院海洋所孙普副研究员。研究得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目的共同资助。3 r' e6 v9 r; k( `& O
& t- m9 @0 ]+ M9 B0 g3 u0 Y: T0 [ 论文信息：Sun, P.*, Niu, Y., Duan, M., Chen, S., Guo, P., Gong, H., Xiao, Y. & Wang, X. (2023). Zinc isotope fractionation during mid-ocean ridge basalt differentiation: Evidence from lavas on the East Pacific Rise at 10°30′N. Geochimica et Cosmochimica Acta 346, 180-191.; v, J1 |2 [; x3 l6 ?* a% P
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703723000844
0 }9 o2 t1 b6 O& L& E3 c, M 6 l5 }0 g; x* H& R3 h, F$ H1 \/ B
7 D7 n$ _, f# J4 D8 G& e
图1 MORB结晶分异演化过程中的锌同位素分馏
8 U( [ L4 R0 ]7 y2 ], L
, G% w+ I; e5 Z; h1 o7 f& `
; N u( L6 A: l; I& Z/ i% L图2 初始MORB熔体、亏损地幔源区（DMM）与全硅酸盐地球（BSE）、大陆地壳的锌同位素对比
8 X# z, F( z- }4 A, o d ) T$ L+ [6 T. Z: s, y
, }7 H( K9 A9 {2 ]$ k7 L& \ |
3 M0 g: c+ k! t& _# h- N