地幔的虧損程度可能比之前認為的要大

2019年9月16日，《自然·地球科學》（Nature· Geoscience）刊發題為《地球地幔中無處不在的高耗盡區域》（Ubiquitous ultra-depleted domains in Earth’s mantle）文章稱，易變虧損地幔（variably depleted mantle），有時甚至是高虧損組成，可能是大多數海洋島嶼和中洋脊玄武岩來源中普遍存在的一部分。並據此推斷，地幔的虧損程度可能比之前認為的要大，這對地殼和地幔之間的質量交換速率、羽流動力學和地幔的成分分層具有重要意義。

地幔的部分熔融產生海洋地殼並留下化學虧損的殘餘地幔。這種化學虧損地幔的成分通常是從大洋中脊產生的玄武岩推斷出來的。然而，大洋地幔巖和大洋中脊玄武岩的同位素差異表明地幔和玄武岩的成分可能不同。為此，德國明斯特大學和荷蘭阿姆斯特丹的地球化學家調查了構成葡萄牙亞速爾群島的火山岩。研究人員分析了橄欖石礦物及其熔融包裹體，即在熔岩爆發前橄欖石結晶過程中封存的岩漿。研究人員分離出這些只有幾微米大小的熔體包裹體，將它們化學溶解，並分離出某些化學元素。研究人員用高靈敏度的質譜儀分析了熔體的同位素組成，間接獲得了有關地幔物質組成的信息。結果顯示，

地幔中的稀土元素（如釤和釹）要少得多，但也含有化學上類似的元素（如釷和鈾）。根據來自不同地區的火山岩的類似地球化學數據，研究人員認為，釹同位素比率包括玄武岩中測得的最高值，並認為來自高虧損地幔的熔體對噴發熔岩的同位素多樣性有貢獻。由於與富含不相容元素的熔體逐漸混合，高虧損熔體在岩漿提取和演化過程中具有極低的保存潛力。因此，高虧損熔體對亞速爾群島地幔柱的顯著貢獻意味著可變虧損地幔是亞速爾群島地幔柱的體積主導成分。

研究人員表示，根據不同地區火山岩中類似的地球化學數據，地幔的其他部分也可能含有比例更高的物質，這些物質在不相容元素中被大量耗盡。研究人員推測，地球上不相容的富含元素的地殼會以更高的速度循環回到地幔中，從而彌補這一全球性的不足。隨著研究的繼續，研究人員希望通過調查全球其他火山島的樣本來證實他們的工作假設。

轉載本文請註明來源及作者：中國科學院蘭州文獻情報中心《地球科學動態監測快報》2019年第19期， 劉文浩 編譯。