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yexuqing木蟲(chóng)之王 (文學(xué)泰斗)
太陽(yáng)系系主任
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水主導(dǎo)榴輝巖熔體Nb/Ta比值變化：來(lái)自青藏高原中部埃達(dá)克巖的證據(jù) 已有1人參與
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曾云川：水主導(dǎo)榴輝巖熔體Nb/Ta比值變化：來(lái)自青藏高原中部埃達(dá)克巖的證據(jù)【GCA，2025】 2025-02-19 閱讀：55次 鈮（Nb）和鉭（Ta）因其相似的電價(jià)和離子半徑被視為地球化學(xué)孿生元素，在地質(zhì)過(guò)程中難以發(fā)生分異。然而，自然界中的火成巖的Nb/Ta比值卻表現(xiàn)出顯著的變化范圍，地幔和地殼的Nb/Ta比值均低于球粒隕石，即著名的Nb/Ta悖論（paradox）。金紅石作為Nb-Ta的主要載體，僅在高壓環(huán)境中穩(wěn)定并且相對(duì)富集Ta，因此普遍認(rèn)為與金紅石平衡的長(zhǎng)英質(zhì)熔體具有比其源巖（如榴輝巖）具有更高的Nb/Ta比值。這一認(rèn)識(shí)對(duì)于理解不同時(shí)期大陸地殼的形成機(jī)制和Nb/Ta悖論至關(guān)重要。然而，實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究表明水對(duì)Nb和Ta在金紅石中的分配行為起主導(dǎo)作用，僅含水熔融產(chǎn)生的熔體才會(huì)呈現(xiàn)高于源區(qū)的Nb/Ta比值，而貧水熔融產(chǎn)生的熔體則與源區(qū)具有相似甚至更低的Nb/Ta比值。如果這一結(jié)論成立，許多基于Nb/Ta比值得出的巖石成因和地質(zhì)過(guò)程的認(rèn)識(shí)將需要重新審視。然而，如何可靠識(shí)別長(zhǎng)英質(zhì)熔體是榴輝巖在不同水含量下產(chǎn)生的特征卻十分困難。 針對(duì)上述科學(xué)問(wèn)題，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院曾云川和許繼峰教授及其合作者，對(duì)青藏高原南羌塘地塊的晚始新世埃達(dá)克質(zhì)巖進(jìn)行了詳細(xì)的巖石學(xué)、元素和Mo同位素地球化學(xué)研究，取得以下認(rèn)識(shí)： （1）這些巖石根據(jù)礦物組成和地球化學(xué)成分可分為兩組：第一組的斑晶主要由角閃石和黑云母等富水礦物組成，具有高Nb/Ta比值；第二組則以斜方輝石和單斜輝石等貧水礦物為特征，其Nb/Ta比值明顯低于第一組，且Mo同位素組成也更低。礦物組合、結(jié)晶環(huán)境和其平衡熔體成分綜合研究表明這兩組巖石分別來(lái)源于含水和貧水的榴輝巖化下地殼部分熔融。 （2）兩組巖石具有相似的Sr-Nd-Hf同位素、TiO2、Ba、Zr/Sm和La/Yb比值，表明源區(qū)化學(xué)成分或礦物（如金紅石、角閃石、黑云母和榍石）差異并非導(dǎo)致它們Nb/Ta比值變化的原因。結(jié)合實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)、熱力學(xué)和微量元素部分熔融模擬，研究提出源區(qū)水含量減少導(dǎo)致金紅石的DNb/Ta變化從大于1變?yōu)樾∮?，是南羌塘埃達(dá)克質(zhì)巖Nb/Ta比值變化的主要原因。 （3）南羌塘埃達(dá)克質(zhì)巖的化學(xué)成分變化，結(jié)合前人在亞利桑那弧根巖石中觀察到的高Nb/Ta比值的金紅石，表明與金紅石平衡的長(zhǎng)英質(zhì)熔體的Nb/Ta比值取決于玄武質(zhì)巖漿分異時(shí)的物理化學(xué)（水和溫度）條件，并不一定總是高于其源巖。本研究進(jìn)一步揭示了在巖相學(xué)難以區(qū)分的情況下Mo同位素在識(shí)別地殼不同水含量條件下產(chǎn)生熔體差異的潛力。 圖1 南羌塘晚始新世埃達(dá)克質(zhì)火山巖皆然不同的礦物組成（圖E-F轉(zhuǎn)自Zeng et al. 2021, JPet） 圖2 南羌塘晚始新世埃達(dá)克質(zhì)火山巖Nb/Ta比值與其它關(guān)鍵元素協(xié)同變化 圖3 南羌塘晚始新世埃達(dá)克質(zhì)火山巖鋯石Hf和全巖Mo同位素組成 上述研究成果發(fā)表在國(guó)際地學(xué)期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》和《Journal of Petrology》。 論文信息：（1）Zeng, Y.C*., Xu, J.F., Huang, F., Liu, X.J., Li, M.J., Huang, Q.T., Li, Z.L., 2024. Central Tibetan adakitic rocks archive the critical impact of water on the Nb/Ta variation in deep crustal melts. Geochimica et Cosmochimica Acta, 384, 228-241. https://doi.org/10.1016/j.gca.2024.08.003 （2）Zeng, Y. C*., Xu, J. F., Li, M. J., Chen, J. L., Wang, B. D., Huang, F., and Ren, S. H., 2021. Late Eocene two-pyroxene trachydacites from the southern Qiangtang Terrane, central Tibetan Plateau: High-temperature melting of overthickened and dehydrated lower crust. Journal of Petrology, 62(11), egab080. |
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