近日，国际学术期刊Marine Geology刊发了题为“Iron, copper and zinc isotopic fractionation in seafloor basalts and hydrothermal sulfides”的文章，报道了中科院海洋地质与环境重点实验室曾志刚研究团队与比利时布鲁塞尔自由大学和英国国家海洋中心的合作研究成果，分析了东太平洋海隆、印度洋脊和西太平洋弧后盆地中玄武岩和硫化物的铁、铜和锌同位素组成。
　　海底火山岩和硫化物中的铁、铜和锌同位素组成研究为理解岩浆、热液和蚀变过程提供了重要工具，有助于确定过渡金属的来源和热液活动对岩石环境的影响。通过研究，团队明确了洋中脊玄武岩的δ⁵⁶Fe和δ⁵⁷Fe值高于海底热液，而δ⁶⁶Zn和δ⁶⁸Zn值则相反，这表明玄武岩-流体相互作用优先将⁵⁴Fe、⁶⁶Zn和⁶⁸Zn结合到流体中，导致了⁵⁶Fe、⁵⁷Fe和⁶⁴Zn在蚀变玄武岩中的富集。硫化物矿物的δ⁵⁶Fe值大部分（？1.96～+0.11‰）在喷口流体范围内，但明显低于洋中脊和弧后盆地玄武岩，说明硫化物中的Fe主要来源于喷口流体。黄铜矿的δ⁵⁶Fe和δ⁵⁷Fe值高于闪锌矿和黄铁矿。这表明高温硫化物矿物富集⁵⁶Fe和⁵⁷Fe，而中低温硫化物则亏损⁵⁶Fe和⁵⁷Fe。
深海洋中脊和弧后盆地热液区硫化物与洋中脊玄武岩的取样位置。EHF-Edmond热液区；CIR-中印度洋脊；SWIR-西南印度洋脊；S99HF-Sonne 99热液区；NFB-北斐济弧后盆地；EPR-东太平洋海隆

洋中脊玄武岩（MORB）、洋中脊硫化物（MORS）和弧后盆地硫化物（BABS）的δ⁵⁶Fe值。OIBs-洋岛玄武岩；BABB-弧后盆地玄武岩；Py-黄铁矿；Cpy-黄铜矿；Sp-闪锌矿

洋中脊玄武岩、洋中脊硫化物和弧后盆地硫化物的δ⁶⁶Zn值
　　此外，硫化物矿物的δ⁶⁵Cu（？0.88～？0.16‰）和δ⁶⁶Zn（？0.39～？0.03‰）值显著低于洋中脊玄武岩、弧后盆地玄武岩和流体的（图4），表明⁶³Cu和⁶⁴Zn优先从流体中去除，并分别进入黄铜矿和闪锌矿中。因此，喷口流体注入及硫化物沉淀可导致热液柱、海水和沉积物具相对较重的铜和锌同位素组成。

洋中脊玄武岩、洋中脊硫化物和弧后盆地硫化物的δ⁶⁵Cu值
　　该项研究揭示了流体-岩石相互作用和流体与海水混合对洋中脊和弧后盆地硫化物中Fe-Cu-Zn同位素组成的影响，指出板块俯冲将导致弧后盆地和岛弧岩石具⁵⁶Fe、⁵⁷Fe和⁶⁴Zn富集的特征，促进了海底热液硫化物的元素和同位素地球化学研究，将有助于更好地了解海底硫化物与其围岩之间的关系以及铁、铜、锌在地幔源、热液、围岩和硫化物之间的迁移过程。
　　研究得到了国家自然科学基金项目、中科院先导专项、中科院国际合作项目和大洋专项等项目联合支持。
　　论文信息：
　　Zeng, Z. G.*, Li, X. H., Chen, S., de Jong, J., Mattielli, N., Qi, H. Y., Pearce, C., Murton, J. B. (2021). Iron, copper, and zinc isotopic fractionation in seafloor basalts and hydrothermal sulfides. Marine Geology, 436, https://doi.org/10.1016/j.margeo.2021.106491

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