激光原位微區(qū)分析不同于全巖分析，可以獲取激光斑束幾十微米直徑范圍內(nèi)地質(zhì)樣品的地球化學(xué)成分，因此是解析固體地球科學(xué)問題的重要手段。近日，基于中科院海洋所大洋巖石圈與地幔動力學(xué)超凈實驗室建立的成熟激光原位微區(qū)分析方法，肖媛媛課題組在國際高質(zhì)量SCI期刊Journal of Petrology、Journal of Geophysical Research: Solid Earth等發(fā)表了系列重要成果。
最初認(rèn)為埃達(dá)克質(zhì)巖漿源于俯沖年輕洋殼部分熔融，然而對其成因仍存在較大爭議。肖媛媛等人通過建立大洋巖石圈與地幔動力學(xué)超凈實驗室激光原位微區(qū)分析方法，系統(tǒng)研究了北祁連造山帶兩個巖體花崗巖類和鐵鎂質(zhì)暗色包體（MME）中各組成礦物成分，揭示了同碰撞花崗巖類及MME中各微量元素的主要賦存礦物如榍石等和主要造巖礦物均具有很強(qiáng)的元素賦存能力，從礦物學(xué)的角度驗證了MME與花崗巖類都源于俯沖洋殼的部分熔融，驗證了“大陸碰撞帶為陸殼增長主要場所”這一假說。通過對比兩個巖體的礦物成分，首次揭示了埃達(dá)克質(zhì)巖類高Sr/Y、La/Yb比值的特征是由母巖漿成分與母巖漿成分所影響的榍石等礦物結(jié)晶分異所造成，而決定二者的最終原因是俯沖洋殼成分的不均一性。相關(guān)成果發(fā)表在巖石學(xué)權(quán)威刊物Journal of Petrology。
MME和圍巖形成過程示意圖
利用該平臺激光原位微區(qū)分析方法，孫普等人在整個中國東部的空間尺度上，驗證了“蓋層效應(yīng)”對大陸板內(nèi)玄武巖成分變化的重要影響。研究認(rèn)為中國東部新生代玄武巖中捕擄的輝石巨晶結(jié)晶于巖石圈與軟流圈界面處，因此輝石巨晶的平衡壓力可以反映不同地區(qū)之下的巖石圈厚度。通過分析輝石組成，發(fā)現(xiàn)中國東部新生代玄武巖的成分變化與其中的輝石巨晶平衡壓力（即巖石圈厚度）變化具有良好相關(guān)性。該研究反映了“蓋層效應(yīng)”在整個中國東部尺度上對大陸板內(nèi)玄武巖成分變化的重要影響，對探究大陸玄武巖的地幔熔融和熔體匯聚、抽離過程具有重要意義。相關(guān)成果發(fā)表在Nature Index期刊Journal of Geophysical Research: Solid Earth。
巖石圈厚度變化對大陸板內(nèi)玄武巖成分變化的控制
激光剝蝕礦物和激光聚焦示意圖
這一系列成果反映了激光原位微區(qū)分析方法所獲得的礦物成分和年齡對于揭示巖石圈成因-演化過程、陸殼生長等過程具有不可替代的作用，為探討地球系統(tǒng)科學(xué)問題中的機(jī)制和機(jī)理過程提供了重要的研究手段。
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原文鏈接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2019JB019315
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