研究亮點

劉盛遨:大洋蝕變過程中的Cu-Zn同位素分餾與海洋的Cu-Zn循環【GCA,2019】
發布:科技處 2020-01-02 閱讀:

CuZn都是生命必需元素,它們在海洋中的地球化學循環在維持海洋生命、調控海洋生產力等方面發揮著重要作用。現有研究表明,相對于河流輸入,海水的Cu-Zn同位素組成明顯偏重,根據質量守恒,這說明在海洋中至少存在一個具有輕Cu-Zn同位素組成的儲庫以平衡Cu-Zn收支。大洋蝕變作為大洋中Cu-Zn輸入、輸出的重要端元,查明其同位素組成對海洋的Cu-Zn地球化學循環具有重要意義。

我校科學研究院劉盛遨教授及其合作者對來自西南印度洋和加科爾的超慢速擴張洋脊的深海橄欖巖,以及來自西藏南部的10個蝕變程度極低的蛇綠巖套中的橄欖巖,進行了Cu-Zn同位素分析,取得了以下創新性認識:

1、本文根據具最低蝕變程度的橄欖巖和未蝕變的蛇綠巖套中橄欖巖的Zn同位素組成,厘定了大洋地幔的Zn同位素組成為0.19±0.05‰2SD)。蝕變橄欖巖的Zn同位素與未蝕變橄欖巖的Zn同位素具有顯著差異,表明海底蝕變過程中Zn同位素發生了分餾。其中,一些蝕變的樣品顯示出66Zn隨著Zn濃度增加而增加,可能是由于次生相(如針鐵礦)的吸附作用導致的。

2、大洋蝕變是海洋中低65Cu的來源。幾乎所有蝕變的橄欖巖都顯示出高達90%銅的丟失,并且銅同位素的比值相對于未蝕變的橄欖巖來說都較重,Cu同位素的地球化學行為表明,僅靠蝕變和風化不太可能導致如此大量的銅的丟失和65Cu的升高。對此,本文對蝕變的橄欖巖進行了CuZn的淋濾實驗,結果表明,與全巖相比,濾液和殘渣分別具有較高和較低的?65Cu值,說明吸附是蝕變橄欖巖中產生重銅同位素富集的重要機制。因此,本文提出造成蝕變橄欖巖中重Cu同位素的另一種機制:即蝕變和風化過程造成了橄欖巖中的初始銅部分丟失,然后Cu通過傾向于富集重同位素的次生礦物相的吸附得以補充。現有的研究表明,相對于,現代海洋Cu同位素的總是較輕的,這不滿足質量守恒,因此可能需要一個較輕的“源”或一個較重的“匯”來平衡Cu同位素的收支。本文所研究的深海橄欖巖的65Cu-0.4-0.1‰)比河流輸入(65Cu=~0.7‰)輕約1‰,是大洋中一個低65Cu的來源。

1 現代海洋的CuZn同位素模型(修改自Vance et al., 2016; Little et al., 2017

 

上述成果發表在地球化學國際權威期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》上:Liu, S.-A.*, Liu, P.-P., Lv, Y., Wang, Z.-Z., Dai, J.-G., 2019. Cu and Zn isotope fractionation during oceanic alteration: Implications for Oceanic Cu and Zn cycles. Geochimica et Cosmochimica Acta, 257: 191–205. [IF = 4.258]

原文鏈接: https://doi.org/10.1016/j.gca.2019.04.026

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