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罗翠华,June 25, 2025
Mg是地球上第四丰富的元素，仅次于O、Si和Fe。作为地壳和地幔中丰度最高的轻元素之一，其同位素体系近年来已成为示踪壳幔物质循环与岩浆过程的关键地球化学工具。特别是在俯冲带系统中，镁同位素分馏受到板片脱水、流体-地幔相互作用及岩浆分异等多阶段过程的共同控制，为揭示俯冲带物质通量及壳幔再循环机制提供了新的视角。
小安地列斯岛弧作为全球典型的慢速俯冲洋内弧(俯冲速率<2 cm/yr)，其独特的地质特征——包括巨厚沉积层(>2 km)、异常厚的大西洋型洋壳(~30 km)及显著的弧内沉积岩比例——使其成为研究俯冲带物质迁移的理想天然实验室。（Turner et al.,1996）
图1 地质背景图
研究以小安地列斯岛弧岩浆岩为研究对象，旨在：(1)揭示俯冲沉积物与蚀变洋壳来源流体对地幔楔Mg同位素分馏的定量影响；(2)阐明镁同位素与岩浆分异过程(如橄榄石分离结晶)的耦合关系。研究结果为岛弧岩浆成因模型提供新的同位素约束，也为理解全球俯冲带中镁元素循环的动态过程提供新的视角。实验通过称样、溶样、过柱等流程对样品进行分离纯化，测定镁同位素组成，回收率大于 99.5%，程序空白可忽略。
图 2 δ²⁶Mg 与 MgO 含量呈显著协变关系
研究发现，整体上，样品的δ²⁶Mg与MgO含量呈现显著的协变关系，其演化轨迹可解释为多阶段分离结晶作用的同位素效应。研究得到以下结论：在岩浆演化方面，镁同位素数据与岩浆分异结晶的演化序列高度契合。样品中δ²⁶Mg与氧化镁含量的相关关系清晰地展现了这一过程。与大洋中脊玄武岩(MORB)相比，小安地列斯岛弧岩浆岩样品整体镁同位素偏重，且分异过程导致的镁变重幅度更大。这一差异有力地表明该地区岩浆受到了俯冲带的显著影响。结合其他主微量元素数据，明确了从北至南俯冲带沉积物加入逐渐增多的趋势。通过对主微量元素分析，分别探讨了南北端岩浆分异结晶过程，南端因沉积物加入导致演化过程与北端存在差异。
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