国际地学顶尖学术期刊《Geology》发表了题为“Across-arc variations in Mo isotopes and implications for subducted oceanic crust in the source of back-arc basin volcanic rocks”的研究成果。此项成果由中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室李晓辉副教授、国家海洋局第一海洋研究所鄢全树研究员、中科院海洋所曾志刚研究员等合作完成。

近年来，Mo同位素在示踪板块俯冲物质迁移方面发挥了重要作用。通常认为，俯冲带岛弧区域较高的Mo同位素组成受到了板片浅部脱水流体的影响，例如Mariana岛弧和Izu岛弧的高Mo同位素火山岩。进而推测，残留的俯冲板片物质会携带低Mo同位素熔体进入俯冲带深部区域。然而，目前关于残留的俯冲板片物质具有低Mo同位素组成的证据还鲜有报道，且俯冲带低Mo同位素的火山岩大都认为受到了俯冲沉积物的影响，例如Cyprus岛弧低δ98/95Mo火山岩。

图1 样品采集区域及Mo同位素组成

为了直观的验证俯冲残留板片是否具有低δ98/95Mo同位素组成，该文对来源不同板片俯冲深度的Mariana岛弧和Mariana海槽火山岩样品进行了分析。分析结果显示，来源较浅的Mariana岛弧火山岩具有较高的Mo同位素组成（图1），与前人报道的相似，这表明岛弧火山岩源区受到了板片浅部脱水的高δ98/95Mo流体的影响；相反，来源较深板片俯冲深度的Mariana海槽火山岩样品具有较低Mo同位素组成，而且，分析发现岩浆分离结晶、部分熔融并不能明显改变岩浆的Mo同位素组成，元素及同位素组成表明Mariana海槽火山岩也并没有明显俯冲沉积物组分的贡献，因此低Mo同位素应为Mariana海槽岩浆源区特征。

该文认为俯冲残留的板片可以携带低Mo同位素组分进入深部地幔并随地幔对流进入Mariana海槽岩浆源区，模拟结果也表明Mariana海槽火山岩的产生受到部分残留板片熔体的影响（图2）。该研究结果证明了俯冲残留板片具有较低Mo同位素组成，并为Mo同位素体系在示踪板片物质循环方面提供了重要参考。

图2 样品同位素组成及模拟分析

Li, X.H., Yan, Q.S., Zeng, Z.G., Fan, J.J., Li, S.Z., Li, J., Yang, H.X., Wang, X.Y. 2021. Across-arc variations in Mo isotopes and implications for subducted oceanic crust in the source of back-arc basin volcanic rocks. Geology. DOI:10.1130/G48754.1