地幔约占地球体积的80%，查明其组成的变化是揭示地球演化动力学过程的关键，一直以来都是地球科学研究中的核心科学问题。基于大洋玄武岩的主微量、放射性同位素的研究结果，前人发现地幔的在地球化学组成上是不均一的，可以分为亏损地幔（DMM）、高²³⁸U/²⁰⁴Pb地幔（HIMU）、1型富集地幔（EM1）和2型富集地幔（EM2）等多种地幔端元。除亏损地幔外，其余富集的地幔端元都含有一种或多种随俯冲进入深部地幔的地表物质。但是，除典型的大洋玄武岩样品外，多数代表不同端元的大洋玄武岩具有相似的放射性同位素组成，导致难以区分何种再循环的地表物质贡献于特定的地幔端元。因此，亟需借助其它可以识别出特定再循环组分的同位素体系阐明地幔不均一性的成因。

针对上述科学问题，中国科学院广州地球化学研究所博士生徐东晶，在齐玥副研究员与王强研究员的指导下，选取青藏高原东南缘云南马关地区新生代含有大量地幔包体的碱性玄武岩作为研究对象，开展了全岩地球化学和Sr−Nd−Mo同位素研究。本次研究取得了以下主要进展：

（1）马关碱性玄武岩（Nb/U值＞36）代表了地幔来源的原始岩浆，具有相对均一的Sr−Nd同位素组成，但根据主微量和Mo同位素可分为一类（Type Ⅰ）和二类（Type Ⅱ）玄武岩。

（2）一类玄武岩主要为粗面玄武岩，具有与洋岛玄武岩（OIB）相似的微量元素组成（图1），较轻的Mo同位素组成（δ^98/95Mo = -0.31‰ ~ -1.03‰）。大部分一类玄武岩具有与洋壳榴辉岩相似的Mo同位素组成表明，洋壳榴辉岩对此类玄武岩地幔源区的轻Mo同位素组成有贡献（图2）。然而，榴辉岩难以解释个别极端轻Mo同位素组成（δ^98/95Mo低至-1.03‰）的样品。沉积物对一类 玄武岩源区中的轻Mo组成的贡献不可忽略（图2）。亏损地幔、洋壳榴辉岩和沉积物三端元混合模拟较好地重现了一类玄武岩的同位素特征（图3）。

（3）二类玄武岩为碧武岩，具有比一类玄武岩更高的微量元素含量（图1）。二类玄武岩具有相对重的Mo同位素组成（δ^98/95Mo = -0.11‰ ~ -0.17‰）。二类玄武岩较高的Ba、Sr含量以及蛇纹石化橄榄岩较重的Mo同位素组成表明，蛇纹石化橄榄岩对此类玄武岩地幔源区的重Mo同位素组成有贡献（图2）。亏损地幔、洋壳榴辉岩和蛇纹石化橄榄岩三端元混合模拟较好地重现了二类玄武岩的同位素特征（图3）

上述工作表明，Mo同位素能有效的区分深部地幔中的再循环物质。该研究成果近期发表在地学重要期刊《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》上。该项研究受到国家自然科学基金（42021002）和青藏高原第二次科考（2019QZKK0702）等项目的联合资助。

论文信息：Xu, D.J. (徐东晶), Qi, Y.* (齐玥), Wang Q.* (王强), Li, J. (李杰), Derek A. Wyman, Andrew C. Kerr, Zhang, X.Z. (张修政), Guo, P.N. (郭佩娜). Identifying recycled materials using Mo isotopes in intraplate alkali basalts from the southeastern margin of Tibetan Plateau. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, DOI: https://doi.org/10.1029/2024GC011750

图1 马关玄武岩球粒陨石标准化稀土元素和原始地幔标准化微量元素图

图2 马关玄武岩Ce/Mo (log-scale) vs.δ^98/95Mo (‰)图

图3 马关玄武岩Sr-Nd-Mo同位素特征与源区端元混合模拟