无忧快测 - 资讯详情

近日，国际期刊Chemcial Geology刊发了中国科学技术大学黄方教授课题组与中科院海洋研究所张国良研究员课题组关于南太平洋洋壳（IODP 329航次）蚀变对硅同位素影响的论文：“Silicon isotopic compositions of altered Oceanic crust samples from IODP U1365 and U1368: Effect of low-temperature seawater alteration”，对认识海水与洋壳之间硅元素循环、俯冲带硅元素迁移规律，以及地幔中硅同位素组成演化等具有重要意义。

硅是地球上含量第三的主要元素，广泛分布于地壳和地幔中。经过海底风化改造后的俯冲板块加入地幔，可能对地幔硅同位素组成产生影响。可见，硅同位素有潜力成为示踪壳幔物质循环的有力工具。为了利用硅同位素示踪壳幔物质循环，须查明板块俯冲前和俯冲后硅同位素的组成变化，以及俯冲过程对地幔硅同位素组成的影响。掌握蚀变洋壳硅同位素组成变化规律，对于理解板块俯冲如何影响地表系统和深部地幔之间硅元素交换及地幔组成演化有重要意义。

这项研究选取综合大洋钻探计划（IODP）329航次的南太平洋蚀变玄武岩洋壳样品（U1365，~100Ma；U1368，~13Ma），以限定洋壳在海底蚀变过程中的硅同位素组成。这两个钻孔蚀变洋壳样品普遍存在蚀变产生的黏土矿物。在张国良研究员前期开展的岩芯研究中（Zhang & Smith‐Duque., 2014），已经对两个岩芯剖面进行过详细的矿物学和常规地球化学研究，识别出多个同一岩石单元对应的“蚀变洋壳”和 “新鲜洋壳”样品对。本次研究，进一步对“蚀变洋壳”和“新鲜洋壳”样品对的硅同位素进行对比，更系统地制约了蚀变过程对样品硅同位素组成的影响及其规律。

图1. 蚀变洋壳IODP 1256、U1365和U1368的硅同位素组成分布图。

研究结果表明，这些洋壳钻孔样品的硅同位素平均组成与新鲜MORB在误差范围内一致（图1），但不同钻孔样品的硅同位素变化范围不同，指示了低温海水蚀变过程对洋壳硅同位素特征有不同程度影响。U1365钻孔的“新鲜洋壳”样品和U1368钻孔样品（新鲜和蚀变的）的硅同位素组成相对均一，与新鲜MORB在误差范围内一致。U1365钻孔的蚀变程度相比U1368钻孔更高，而U1365钻孔各样品对中“蚀变洋壳”样品的硅同位素组成变化范围较大。其中粘土矿物含量高的样品通常具有较轻的硅同位素组成，较高的烧失量、较高的K₂O/TiO₂、Rb/TiO₂、Cs/TiO₂、Ba/TiO₂比值和较低的SiO₂含量（图2、3）。推测这是因为洋壳蚀变过程中，一些矿物分解并形成黏土矿物，导致部分具有重硅同位素特征的硅被溶解释放到海水中，从而使残余洋壳的硅同位素组成相对偏轻。这一过程也会影响海水中的硅同位素组成。

图2. δ³⁰Si (‰)与(a) SiO₂ (wt.%)、(b) K₂O (wt.%)、(c) LOI和(d) K/Nb的相关性图解。

图3. (a) δ³⁰Si (‰)、(b) LOI、(c) saponite (%)和(d) Δ³⁰Si_A-F (‰)随剖面深度的变化。其中Δ³⁰Si_A-F (‰) = δ³⁰Si_{蚀变洋壳（A）}- δ³⁰Si_{新鲜洋壳（F）}。

这项研究的创新点主要在于，进一步限定了蚀变洋壳的硅同位素组成范围，推测俯冲蚀变洋壳释放的流体可能具有高度不均一的硅同位素组成，并可能在局部小范围内影响周围弧下地幔楔组成。

论文第一作者和通讯作者为中国科学技术大学于慧敏副研究员，合作者包括中国科学技术大学硕士研究生杨林、中科院海洋研究所张国良研究员和中国科学技术大学黄方教授。本研究获得了中国科学院战略性先导科技专项（XDB 41000000）、国家自然科学基金委（42173003、41873007、91858206)）和中国科学院西部之光基金（xbzg-zdsys-202108）的资助。

丨信息来源：地学之家丨

论文信息

Hui-Min Yu*, Lin Yang, Guo-Liang Zhang, Fang Huang, Silicon isotopic compositions of altered Oceanic crust samples from IODP U1365 and U1368: Effect of low-temperature seawater alteration, Chemical Geology, 2023(624), 121424.

论文链接：

https://authors.elsevier.com/a/1glpe26gajjMX

相关论文列表：

Yu, H.-M., Yang L., Zhang G.L., Huang F., (2023). Silicon isotopic compositions of altered Oceanic crust samples from IODP U1365 and U1368: Effect of low-temperature seawater alteration. Doi: 10.1016/j.chemgeo.2023.121424.

Yu, H. M., Li, Y. H., Gao, Y. J., Huang, J., & Huang, F. (2018). Silicon isotopic compositions of altered oceanic crust: Implications for Si isotope heterogeneity in the mantle. Chemical Geology, 479, 1-9.

Zhang, G.L. and Smith‐Duque, C. (2014) Seafloor basalt alteration and chemical change in the ultra thinly sedimented South Pacific. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 15, 3066-3080.

钡科瑞（北京）检测技术有限公司

钡科瑞（北京）检测技术有限公司是经北京市质监局认证、从事高质量同位素分析和元素分析测试的第三方实验室（CMA）。

公司自2012年成立以来，先后引进多套激光同位素分析仪、同位素质谱仪、元素分析仪、高精度多组分温室气体分析仪等测试设备，同时引入了分析测试用的多种辅助设备、标准物质和耗材，如百万分之一的高精度天平、各种国际标准物质、NOAA温室气体标准气（浓度和同位素）等。目前，公司可提供碳、氮、水同位素检测、14C检测、元素分析、高精度温室气体在线/离线、走航和飞行等测试；可按需出具CMA认证报告，结果准确可靠。

为提升行业竞争力，公司多次参与行业相关领域的检测标准制定和标准样品的定标工作，如地质行业水同位素标准和碳同位素检测标准的制定，国家海洋局标准样品的定标工作，中国科学院同位素标样定标工作等。

公司成立10年来，已为生态环境部卫星中心、北京大学、中国地质大学、福建师范大学、中科院地理所、中科院地球所、中国地震局、中国林业科学院、吉林大学、沈阳大学、山西农大、山东农大、广西岩溶所、沈阳生态所等上百所国内知名高等院校、科研院所、企业和公司提供了测试服务。