近日，Nature Index期刊Geochimica et Cosmochimica Acta在線刊發(fā)海洋所深海中心孫衛(wèi)東課題組關(guān)于弧后盆地玄武巖鈣同位素最新研究成果，對(duì)理解板塊俯沖和部分熔融過程中的鈣同位素分餾行為，應(yīng)用鈣同位素示蹤高溫地質(zhì)過程具有重要意義。
鈣同位素是指示深部碳循環(huán)的指標(biāo)，但其在板塊俯沖過程中的行為尚不清楚?；『笈璧匦鋷r（BABBs）源區(qū)往往經(jīng)受不同程度俯沖物質(zhì)的影響，是認(rèn)識(shí)鈣同位素在板塊俯沖和部分熔融過程中分餾行為的理想樣品。中科院海洋所深海中心孫衛(wèi)東研究員指導(dǎo)其課題組博士后祝紅麗，對(duì)采自西南太平洋的弧后盆地玄武巖開展了鈣同位素研究。研究發(fā)現(xiàn)，盡管這些BABBs源區(qū)受不同俯沖物質(zhì)的影響，但它們的鈣同位素組成與指示俯沖物質(zhì)影響程度的指標(biāo)（如Ce/Pb、Nb/U、Ba/La、Th/Yb、87Sr/86Sr及143Nd/144Nd等）不存在相關(guān)性，表明該俯沖作用對(duì)BABBs源區(qū)鈣同位素組成的影響不顯著，因此推測(cè)該地區(qū)俯沖物質(zhì)的鈣同位素組成與地幔相似，或者俯沖板片進(jìn)入BABBs源區(qū)的鈣元素通量較小。
俯沖沉積物的沉積深度是決定沉積物組分的重要因素，可以進(jìn)一步?jīng)Q定俯沖過程對(duì)地幔鈣同位素組成的影響。大洋鉆探結(jié)果顯示，西南太平洋俯沖帶的水深通常在碳酸鹽補(bǔ)償深度以下，導(dǎo)致太平洋板塊的上覆沉積物以黏土物質(zhì)為主，幾乎不含碳酸鹽組分。由于黏土物質(zhì)具有較低的氧化鈣含量，且鈣同位素組成與地幔相似，因此在俯沖過程中不能引起顯著的鈣同位素分餾。模擬計(jì)算表明，BABBs與地幔之間的鈣同位素組成差異（~0.14‰）是由部分熔融作用引起的，而與俯沖組分的加入無關(guān)。這一結(jié)果可能與西太平洋俯沖帶水深在碳酸鹽補(bǔ)償深度以下有關(guān)。
該論文第一作者為祝紅麗，通訊作者為中科院廣州地化所張兆峰研究員和中科院海洋所孫衛(wèi)東研究員。研究成果得到國(guó)家自然科學(xué)基金（41873002、41773009）、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)（XDB18020102、XDA22050103）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)（2016YFC0600408）等項(xiàng)目聯(lián)合資助。
論文信息：
Hongli Zhu, Long Du, Xin Li, Zhaofeng Zhang*, Weidong Sun*, 2019. Calcium isotopic fractionation during plate subduction: Constraints from back-arc basin basalts. Geochimica et Cosmochimica Acta, in press.
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http://doi.org/10.1016/j.gca.2019.12.004
