最近，太阳官网陈立辉教授课题组与日本海洋研究开发机构(JAMSTEC)、德国马普化学所和中科院地质与地球物理研究所的研究人员合作，以镁同位素示踪技术为主要研究手段，在地幔地球化学领域取得重要进展，发现由起源于核幔边界的地幔柱熔融产生的OIB中保留了古老地表碳酸盐的化学“印记”。相关成果以“Recycled ancient ghost carbonate in the Pitcairn mantle plume”为题发表于国际一流综合性学术期刊《美国科学院院报》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS)。
图1 位于南太平洋的Pitcairn岛
该团队选择来自南太平洋Pitcairn火山岛（由起源于核幔边界的地幔柱在约0.95~0.45 Ma部分熔融产生，图1）的OIB样品进行了高精度镁同位素分析和Sr-Nd-Pb-Hf放射成因同位素以及常规的主量、微量元素分析。研究发现Pitcairn洋岛经典的EM1型OIB样品的镁同位素组成比正常地幔明显偏轻，且是迄今为止在新鲜大洋玄武岩中发现的镁同位素组成最轻的样品。通过镁同位素与其他同位素之间的相关性识别出轻的镁同位素组成是玄武岩源区EM1组分的固有特征。玄武岩源区EM1组分比正常地幔偏轻的镁同位素组成，结合其极低的206Pb/204Pb比值和硫同位素非质量分馏特征，明确指示EM1起源于再循环的古老（约25~26亿年）含碳酸盐沉积物。这一研究结果表明曾经位于地球表层的沉积物可俯冲进入地球深部（核幔边界）长期保存，并最终被地幔柱携带至浅部地幔熔融贡献玄武岩浆的组成，实现地球深部与地球表层之间的物质循环（图2）。
图2 地球深部与地球表层之间的物质循环
王小均博士为论文第一作者，陈立辉教授和Hofmann教授为论文通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金（41372064, 41688103, 41672049）、高等学校学科创新引智计划（B13021）以及太阳集团tyc539优秀博士研究生创新能力提升计划A项目的资助（201701A005）。
论文链接：http://www.pnas.org/content/115/35/8682
