中国东北晚中生代流纹岩的铁同位素及其对高硅岩浆岩的成因制约

摘要

研究发现地球火成岩的Fe同位素组成并不均一,高硅岩浆岩(>71％wt.％SiO2)具有比平均火成岩(δ56Fe约0.15‰)明显重的Fe同位素组成.尽管相关研究提出包括富轻铁的矿物分离结晶、流体出溶、热扩散、部分熔融等模型,其成因仍然有待进一步制约.本研究样品为中国东北一套研究程度较高的双峰式火山岩,包括12个玄武质粗安岩和8个I型粗面岩、流纹英安岩以及21个A型流纹岩.高精度的Fe同位素测量在中国科大Neptune Plus MC-ICP-MS实验室完成，长期精度保持在±0.05‰。与前人研究一致，三组不同演化程度岩浆岩的Fe同位素组成均与SiO2和全Fe含量分别呈正相关和反相关变化趋势。说明部分熔融可以导致熔体相对源岩富集重铁同位素。值得注意的是，在与前人同等SiO2含量的流纹岩样品中观测到目前已报导的火成岩中最重的δ56Fe值（0.63±0.05‰）。湿化学法测量显示样品具有高的Fe3+/FeT比值，表明部分熔融发生在较高的氧逸度下。综上，高氧逸度下部分熔融产生的熔体相对源岩明显富集重Fe同位素，二次熔融过程最终导致高度演化的流纹岩相对基性源岩明显富集重铁同位素。