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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
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水主導(dǎo)榴輝巖熔體Nb/Ta比值變化：來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)過程的認(rèn)識(shí)將需要重新審視。然而，如何可靠識(shí)別長英質(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)問題，中國地質(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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