近日，国际地学权威期刊《Chemical Geology》在线发表了题为“The influence of peritectic garnets on magnesium isotopic composition during crustal anatexis: Constraints from TTG-like leucosomes from the North Qaidam orogen, China”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王林涛博士生、于胜尧教授、李东永工程师和李三忠教授等合作完成。

地壳深熔作用是大陆碰撞造山带构造演化过程的关键反应，其熔体特征及熔融过程对探讨花岗岩成因和大陆地壳形成机制至关重要。Mg 同位素作为示踪地壳深熔过程的潜在指标，近年来收到众多研究者的广泛关注。岩浆演化过程（部分熔融和结晶分异）中Mg同位素分馏有限，但含石榴子石源区的部分熔融过程可能会发生潜在的Mg同位素分馏。前人研究主要基于相关地球化学指标（例如Sr/Y和(Dy/Yb)_N）与δ²⁶Mg之间的关系来探讨石榴子石对熔体镁同位素的影响，缺乏石榴子石源区残留及可能的熔体夹带的最直接岩石学证据。针对以上科学问题，本研究对柴北缘都兰地块TTG质浅色体和高压基性麻粒岩进行了系统的Mg同位素研究，进一步厘清转熔成因石榴子石对熔体Mg同位素组成的影响。Mg同位素测试结果表明，含石榴子石浅色体δ²⁶Mg值明显低于不含石榴子石的浅色体和全球弧岩浆。微量元素地球化学模拟和同位素两端元混合计算表明，含石榴子浅色体低δ²⁶Mg值可以通过长英质熔体夹带转熔石榴子石来解释 (图1)。即同碰撞过程中变辉长岩发生部分熔融，角闪石转熔形成石榴子石和辉石。随后转熔石榴子石被长英质熔体夹带并侵位形成含石榴子石浅色体。石榴子石在转熔过程中优先富集轻Mg同位素，导致含石榴子石浅色体相较于不含石榴子石浅色体具有低的δ²⁶Mg值。

本研究首次系统揭示了转熔石榴子石对深熔熔体Mg同位素组成的影响，即不一致熔融形成的转熔石榴子石被长英质熔体夹带，进而改变熔体Mg同位素组成。其次，本研究中微量元素热力学模拟与两端元混合计算的一致性表明，熔体Mg同位素组成可作为初步确定转熔矿物比例的潜在指标。

图1 (a.)都兰变辉长岩部分熔融熔体稀土配分曲线; (b)两端元混合计算δ²⁶Mg与MgO比值图

Wang, L.T., Yu, S.Y*., Li, D.Y*., Sun, G.Z., Li, C.Z., Peng, Y.B., Jiang, X.C., Jiang, X.Z., Chen, L., Li, X.H., Liu, Y.J., Li, S.Z., 2024. The influence of peritectic garnets on magnesium isotopic composition during crustal anatexis: Constraints from TTG-like leucosomes from the North Qaidam orogen, China. Chemical Geology, 2024,121995.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2024.121995