近日，國際學(xué)術(shù)期刊Marine Geology刊發(fā)了題為“Iron, copper and zinc isotopic fractionation in seafloor basalts and hydrothermal sulfides”的文章，報道了中科院海洋地質(zhì)與環(huán)境重點實驗室曾志剛研究團隊與比利時布魯塞爾自由大學(xué)和英國國家海洋中心的合作研究成果，分析了東太平洋海隆、印度洋脊和西太平洋弧后盆地中玄武巖和硫化物的鐵、銅和鋅同位素組成。
海底火山巖和硫化物中的鐵、銅和鋅同位素組成研究為理解巖漿、熱液和蝕變過程提供了重要工具，有助于確定過渡金屬的來源和熱液活動對巖石環(huán)境的影響。通過研究，團隊明確了洋中脊玄武巖的 56Fe和 57Fe值高于海底熱液，而 66Zn和 68Zn值則相反，這表明玄武巖-流體相互作用優(yōu)先將54Fe、66Zn和68Zn結(jié)合到流體中，導(dǎo)致了56Fe、57Fe和64Zn在蝕變玄武巖中的富集。硫化物礦物的 56Fe值大部分（？1.96～+0.11‰）在噴口流體范圍內(nèi)，但明顯低于洋中脊和弧后盆地玄武巖，說明硫化物中的Fe主要來源于噴口流體。黃銅礦的 56Fe和 57Fe值高于閃鋅礦和黃鐵礦。這表明高溫硫化物礦物富集56Fe和57Fe，而中低溫硫化物則虧損56Fe和57Fe。
深海洋中脊和弧后盆地?zé)嵋簠^(qū)硫化物與洋中脊玄武巖的取樣位置。EHF-Edmond熱液區(qū)；CIR-中印度洋脊；SWIR-西南印度洋脊；S99HF-Sonne 99熱液區(qū)；NFB-北斐濟弧后盆地；EPR-東太平洋海隆
洋中脊玄武巖（MORB）、洋中脊硫化物（MORS）和弧后盆地硫化物（BABS）的 56Fe值。OIBs-洋島玄武巖；BABB-弧后盆地玄武巖；Py-黃鐵礦；Cpy-黃銅礦；Sp-閃鋅礦
洋中脊玄武巖、洋中脊硫化物和弧后盆地硫化物的 66Zn值
此外，硫化物礦物的 65Cu（？0.88～？0.16‰）和 66Zn（？0.39～？0.03‰）值顯著低于洋中脊玄武巖、弧后盆地玄武巖和流體的（圖4），表明63Cu和64Zn優(yōu)先從流體中去除，并分別進入黃銅礦和閃鋅礦中。因此，噴口流體注入及硫化物沉淀可導(dǎo)致熱液柱、海水和沉積物具相對較重的銅和鋅同位素組成。
洋中脊玄武巖、洋中脊硫化物和弧后盆地硫化物的 65Cu值
該項研究揭示了流體-巖石相互作用和流體與海水混合對洋中脊和弧后盆地硫化物中Fe-Cu-Zn同位素組成的影響，指出板塊俯沖將導(dǎo)致弧后盆地和島弧巖石具56Fe、57Fe和64Zn富集的特征，促進了海底熱液硫化物的元素和同位素地球化學(xué)研究，將有助于更好地了解海底硫化物與其圍巖之間的關(guān)系以及鐵、銅、鋅在地幔源、熱液、圍巖和硫化物之間的遷移過程。
研究得到了國家自然科學(xué)基金項目、中科院先導(dǎo)專項、中科院國際合作項目和大洋專項等項目聯(lián)合支持。
論文信息：
Zeng, Z. G.*, Li, X. H., Chen, S., de Jong, J., Mattielli, N., Qi, H. Y., Pearce, C., Murton, J. B. (2021). Iron, copper, and zinc isotopic fractionation in seafloor basalts and hydrothermal sulfides. Marine Geology, 436, https://doi.org/10.1016/j.margeo.2021.106491
