地幔楔的氧逸度是俯沖帶成巖成礦作用的重要控制因素，傳統上通過(guò)Fe價(jià)態(tài)的研究認為由于俯沖板片來(lái)源流體的交代，地幔楔相比MORB (Mid-ocean ridge basalts)源區更氧化。但是通過(guò)Zn/Fe和V/Sc等元素對的研究發(fā)現地幔楔可能并不氧化。最新的研究表明地幔部分熔融時(shí)氧逸度控制的Fe同位素分餾可以用來(lái)示蹤地幔楔的氧逸度。弧巖漿具有平均低于MORB的δ56Fe組成，這被解釋為地幔楔具有低于MORB源區的Fe3+/ΣFe或者?56Fe。因此地幔楔橄欖巖的Fe同位素組成是解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵，但是目前數據表明地幔楔橄欖巖具有較大的δ56Fe變化，其具體控制因素還不清楚。
中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素國家重點(diǎn)實(shí)驗室巖石學(xué)學(xué)科組張龍博士及其合作者在前期工作中以北祁連玉石溝SSZ (supra-subduction zone)橄欖巖為代表，發(fā)現地幔楔殘余橄欖巖和深海橄欖巖具有相似的δ56Fe組成。為了進(jìn)一步探討報道的地幔楔橄欖巖具有較大δ56Fe變化的原因，他們對北祁連玉石溝SSZ蛇綠巖中的純橄巖進(jìn)行了鐵同位素研究，取得了以下認識：
(1) 北祁連玉石溝除了殘余方輝橄欖巖外，還存在著(zhù)高Cr和高Al兩類(lèi)交代純橄巖(圖1)，分別是玻安質(zhì)和拉斑質(zhì)熔體交代的產(chǎn)物。
圖1 北祁連玉石溝SSZ蛇綠巖中不同橄欖巖的尖晶石成分對比
(2) 高Al純橄巖和方輝橄欖巖具有相似的δ56Fe，而高Cr純橄巖的δ56Fe和其FeO含量呈反比(圖2)。具有較低和較高FeO含量的高Cr純橄巖具有明顯偏離方輝橄欖巖的δ56Fe，這表明這些純橄巖形成時(shí)有較大的動(dòng)力學(xué)Fe同位素分餾。
(3) 這種熔體-橄欖巖反應控制的Fe同位素分餾可以解釋全球SSZ和深海橄欖巖的Fe同位素變化(圖2)。富Fe深海橄欖巖和北祁連高Al純橄巖類(lèi)似；具有較高δ56Fe的SSZ橄欖巖一般經(jīng)歷過(guò)熔體交代導致的動(dòng)力學(xué)Fe丟失，而具有較低δ56Fe的SSZ橄欖巖一般經(jīng)歷過(guò)熔體交代導致的動(dòng)力學(xué)Fe獲得。
圖2 全球SSZ(包括北祁連玉石溝)和深海橄欖巖的Fe同位素組成
研究成果在Journal of Geophysical Research: Solid Earth上刊出，論文信息如下：Zhang, L., Sun W. D., Zhang, Z. F., An, Y. J., Liu, F., 2020. Iron isotope behavior during melt-peridotite interaction in supra-subduction zone ophiolite from northern Tibet. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 125, e2019JB018823. https://doi.org/10.1029/2019JB018823.
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