地幔的亏损程度可能比之前认为的要大

2019年9月16日，《自然·地球科学》（Nature· Geoscience）刊发题为《地球地幔中无处不在的高耗尽区域》（Ubiquitous ultra-depleted domains in Earth’s mantle）文章称，易变亏损地幔（variably depleted mantle），有时甚至是高亏损组成，可能是大多数海洋岛屿和中洋脊玄武岩来源中普遍存在的一部分。并据此推断，地幔的亏损程度可能比之前认为的要大，这对地壳和地幔之间的质量交换速率、羽流动力学和地幔的成分分层具有重要意义。

地幔的部分熔融产生海洋地壳并留下化学亏损的残余地幔。这种化学亏损地幔的成分通常是从大洋中脊产生的玄武岩推断出来的。然而，大洋地幔岩和大洋中脊玄武岩的同位素差异表明地幔和玄武岩的成分可能不同。为此，德国明斯特大学和荷兰阿姆斯特丹的地球化学家调查了构成葡萄牙亚速尔群岛的火山岩。研究人员分析了橄榄石矿物及其熔融包裹体，即在熔岩爆发前橄榄石结晶过程中封存的岩浆。研究人员分离出这些只有几微米大小的熔体包裹体，将它们化学溶解，并分离出某些化学元素。研究人员用高灵敏度的质谱仪分析了熔体的同位素组成，间接获得了有关地幔物质组成的信息。结果显示，

地幔中的稀土元素（如钐和钕）要少得多，但也含有化学上类似的元素（如钍和铀）。根据来自不同地区的火山岩的类似地球化学数据，研究人员认为，钕同位素比率包括玄武岩中测得的最高值，并认为来自高亏损地幔的熔体对喷发熔岩的同位素多样性有贡献。由于与富含不相容元素的熔体逐渐混合，高亏损熔体在岩浆提取和演化过程中具有极低的保存潜力。因此，高亏损熔体对亚速尔群岛地幔柱的显著贡献意味着可变亏损地幔是亚速尔群岛地幔柱的体积主导成分。

研究人员表示，根据不同地区火山岩中类似的地球化学数据，地幔的其他部分也可能含有比例更高的物质，这些物质在不相容元素中被大量耗尽。研究人员推测，地球上不相容的富含元素的地壳会以更高的速度循环回到地幔中，从而弥补这一全球性的不足。随着研究的继续，研究人员希望通过调查全球其他火山岛的样本来证实他们的工作假设。

转载本文请注明来源及作者：中国科学院兰州文献情报中心《地球科学动态监测快报》2019年第19期， 刘文浩 编译。