科學網—大洋橄欖巖強親鐵元素研究進展

2021-01-17 科學網

 

強親鐵元素（HSEs：highly siderophile elements）由Os, Ir, Ru, Rh, Pt, Pd, Re和Au八個元素組成，具有很高的金屬/矽酸巖分配係數，即相對於矽酸巖相，它們更傾向於分配進入金屬相。對於地幔橄欖巖中強親鐵元素的研究可以為地球早期核幔分離及增生過程提供重要的信息和約束。通常認為地核從地幔中發生分離的時候，地幔中的強親鐵元素幾乎全部要被帶入地核。而早期的觀測發現地幔橄欖巖中的強親鐵元素的含量遠高於根據分配係數計算的結果，且配分形式和比值均與球粒隕石相似。這些特徵可以通過後增薄層假說（late-veneer accretion hypothesis）得到很好的解釋。然而，該假說自20世紀90年代以來受到了強烈的挑戰，因為越來越多的觀測表明部分地幔橄欖巖具有與球粒隕石不一致的強親鐵元素配分型式。但是，關於這些與球粒隕石不一致的親鐵元素配分型式是由於部分熔融作用以及後期作用造成的，還是體現了地幔本身的特徵存在很大的爭議。而遭受部分熔融的程度較低且後期受熔體影響較小的地幔橄欖巖樣品則是研究該問題的關鍵。

 

中國科學院地質與地球物理研究所巖石圈演化研究室的博士後劉傳周與其合作者在最近在國際著名地學期刊《地球和行星科學通訊》（Earth and Planetary Science Letters）（2008IF：3.955）發表了他們對於來自北冰洋Gakkel洋脊的大洋橄欖巖強親鐵元素研究結果（Liu et al. Non-chondritic HSE Budget in Earth’s Upper Mantle Evidenced by Abyssal Peridotites from Gakkel Ridge, Arctic Ocean. Earth and Planetary Science Letters, 2009, 283: 122-132）。北冰洋Gakkel洋脊的大洋橄欖巖樣品極其新鮮，海水蝕變的程度很低。全巖的Na2O和TiO2的含量極低（均為0.03-0.09%），這說明二輝橄欖巖不可能是方輝橄欖巖遭受到熔體再富化後的產物，而是代表了遭受小程度部分熔融的飽滿地幔橄欖巖。但是，二輝橄欖巖中強親鐵元素並未受部分熔融的影響而發生分異，因此它們的強親鐵元素代表了上地幔的組成。二輝橄欖巖的Ru/Ir和Pd/Ir值高於球粒隕石而Pt/Ir值與球粒隕石相似，不同於目前已報導的任何隕石的組成。這些特徵並不能通過矽酸巖熔體或者硫化物熔體等後期交代作用來解釋，也不能簡單地用後增薄層假說來解釋。這些結果表明了與球粒隕石不一致的強親鐵元素組成是原始上地幔的固有特徵而非後期交代作用的結果，因而需要對後增薄層假說進行修正。（來源：中國科學院地質與地球物理研究所）

 

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