返回

文章详情

现今海洋岛屿源头的哈德恩桥曼石

Nature2026年7月1日 00:00

主板块和洋脊火山活动对地幔整体的结构和成分提供了宝贵且互补的约束。事实上,在海洋岛屿玄武岩(OIB)和中洋脊玄武岩(MORB)中测得的化学和同位素变化表明,尽管经过剧烈的对流,形成于数十亿年前的异质性仍固有地存在。预计随着时间的推移,化学异质性在地幔中将越来越被稀释,使得检测可以追溯到太古代或哈德恩的特征极具挑战性。然而,也存在例外。例如,在Mangaia和Pitcairn的OIB中识别出的异常硫同位素特征表明,在其源中保存了在大氧化事件之前形成的表面材料。OIB中的高3He/4He(例如,冰岛、萨摩亚、加拉帕戈斯、夏威夷)表明其源包含原始地幔物质。此外,OIB中还报告了Hf–W和I–Xe短寿命地质计时器的同位素异质性,证明在地球历史的前50-100百万年内发生了金属-硅酸盐分异事件和挥发性丰富材料的异质积累。在这里,我们关注镱–钕同位素系统,这为硅酸盐分异、大陆形成及其后再循环进入地幔提供了宝贵的见解。钐有两个不同的放射性同位素,长寿命的147Sm衰变为143Nd(半衰期为1060亿年)和短寿命的146Sm衰变为142Nd(半衰期为92百万年)。146Sm–142Nd体系的短半衰期为检测地球前500百万年内发生的硅酸盐分异事件提供了独特的可能性。然而,142Nd/144Nd比率的潜在变异性并不大。一些在大陆环境中保存的太古代样品显示出142Nd的超额和缺乏,达到20百万分之一(ppm),证明了146Sm的活跃衰变。相比之下,大多数显生宙岩石的142Nd同位素特征与现代地幔参考组成无可区分。几项研究试图识别现代MORB和OIB中的142Nd同位素变化,但大多数已发布的数据处于地幔参考组成的典型5 ppm误差范围内。要检测142Nd/144Nd比率中的差异小于5 ppm,需要更高的精度。在这项研究中,我们展示了最近从科摩罗群岛的Fani Maoré喷发的熔岩中测得的新高精度钕同位素数据。我们通过热电离质谱法(TIMS)采用一种新的五线多动态钕同位素测定方法,取得了2年长期重现性为3.1 ppm(2标准差)。在几个月的单个时期内,我们的重现性相同,并符合已有发布的最佳误差。根据我们的知识,报告的长期精度是首创,为在现代地幔中识别哈德恩物质的残留提供了信心。我们测量了来自Mayotte岸边的8个碱性火山岩和来自Fani Maoré的13个碱性火山岩的钕同位素组成。这些来自Mayotte的碱性火山岩和长英岩的平均微142Nd为+1.3 ±1.3/±3.6(2标准误/2标准差,n = 8,而µ142Nd = ((142Nd/144Nd样品/142Nd/144Nd JNdi-1) − 1) × 10^6)。相比之下,Fani Maoré的碱性火山岩的平均正µ142Nd值为+3.2 ±0.9/±3.3(2标准误/2标准差,n = 13)。这一正µ142Nd值与JNd-1值显著不同,统计演示的P值为9 × 10^−6,远低于0.05的阈值。Mayotte和Fani Maoré的ε143Nd分别为3.93 ±0.11/±0.30和3.81 ±0.03/±0.11(2标准误/2标准差)。Fani Maoré熔岩中显著的142Nd过量表明,哈德恩时代形成的、Sm/Nd比率高于块状硅酸盐地球(BSE)的物质在其源中得以保存至少4。

赞助内容

NordVPN Next-gen Antivirus

本站免费、广告极少。如果觉得有帮助,可以请我们喝杯咖啡 —— 任何金额都对持续运营有实际帮助。

请我喝杯咖啡