【视频】地球化学空中会议室 | 陈立辉教授：富集地幔的前世今生
图 | 陈立辉
题 目：富集地幔的前世今生
报告人：陈立辉
单 位：西北大学
时 间：2020-05-10
地 点：线上
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报告摘要
一部分玄武岩具有高的87Sr/86Sr，低143Nd/144Nd等同位素特征，这种特征被地球化学家称为富集地幔特征。富集地幔的起源与演化一直是地幔地球化学研究的热门话题，它的前世今生可以从三个视角进行解读：行星视角，海洋视角，大陆视角。在行星视角下，行星演化的早期阶段可能已经形成了富集地幔。例如，火星陨石显示出了高度不均一的放射成因同位素组成，这种不均一性远远大于地球，这是因为火星的地幔对流相比地球更弱，早期的不均一信息可以得到长时间的保留。同样的，地球上格陵兰岛的古老岩石样品也记录了早期亏损地幔储库与富集地幔储库的信号。大洋玄武岩是地幔地球化学最主要的研究对象，这些样品所提供的大洋视角为富集地幔的起源及性质提供了关键的信息。大洋玄武岩的放射成因同位素组成呈现出了极大的不均一性，并大多呈现出了两端元混合的特征，因此地幔地球化学家根据同位素组成人为定义了HIMU, EM1, EM2等富集地幔端元。但是，这些端元到底代表了什么样的再循环组分依然争议很大。例如，对于EM1端元有3种主流的解释：（1）再循环古老沉积物；（2）拆沉的古老岩石圈地幔；（3）再循环古老下地壳。陈立辉课题组对Pitcairn岛的EM1型大洋玄武岩进行了Mg同位素研究，结果显示了沉积物再循环的特征，这说明EM1端元代表的是再循环的古老沉积物。另一方面，Pitcairn岛大洋玄武岩的Fe同位素特征指出了EM1端元的岩性可能是榴辉岩。大陆玄武岩同样也可以制约富集地幔的起源，它提供了一个独立于地幔柱模型的深部物质上涌机制。陈立辉课题组发现五大连池的新生代钾质玄武岩显示出了典型的EM1型的特征，同时这些样品也具有轻的Mg同位素特征，指示了再循环碳酸盐的贡献。因此，中国东部大陆玄武岩中的EM1组分代表了古老的再循环沉积物碳酸盐物质，这些碳酸盐物质在2.2Ga时被古老俯冲板片带到过渡带，在新生代时被俯冲的太平洋板片挤出。关于富集地幔的研究还有很多未解之谜，例如富集地幔的空间分布是在过渡带还是在核幔边界？如何利用富集地幔组分示踪地幔深部过程？早期富集地幔现在在哪里？这些问题都需要在未来进行更多的研究。
个人简介
陈立辉，西北大学教授。火成岩岩石学与地幔地球化学方向。近年主要针对板内玄武岩开展源区和过程的岩石学和地球化学研究。在中国东部新生代玄武岩的研究中，先后在钠质玄武岩中识别出碳酸盐化橄榄岩和辉石岩等岩性组份；在钾质玄武岩中识别出榴辉岩（古老再循环沉积物）组份，并发现了熔体上升过程中受到岩石圈地幔改造的岩石学证据。同时，利用Mg同位素开展洋岛玄武岩的源区组成的识别工作，发现EM1组份与古老再循环含碳酸盐沉积物的成因联系。
地球化学空中会议室专栏（往期回顾）：
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编辑：王茹茹
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