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地壳中元素含量排名记忆口诀_Nature：利用熔融包裹体的元素和同位素示踪俯冲带流体来源...

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地壳中元素含量排名记忆口诀_Nature：利用熔融包裹体的元素和同位素示踪俯冲带流体来源...Nature 利用熔融包裹体的素和同位素示踪俯冲带流体来源 11B 相对于 10B 所以具有特别高的 11B 值 从 7 到 20 DeHoogandSav 2018

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Nature：利用熔融包裹体的素和同位素示踪俯冲带流体来源

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B（相对于
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B），所以具有特别高的δ
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B值（从+7‰到+20‰）(De Hoog and Savov, 2018)。由蛇纹石来源的流体诱发的地幔熔融产生的弧岩浆δ
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B高达18‰，明显比MORB地幔源区的δ
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B值（-7.1‰±0.9‰）更高。小安第列斯俯冲沉积物来源的流体虽然富集B素（50–160ppm），但它们与弧下蛇纹石来源流体相比明显具有更低的δ
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B值（约-15‰到+5‰）。再有，岛弧岩浆在浅部地壳会经历一定程度的岩浆分异，都不再是原始成分，但是B同位素特征主要由源区决定而不是分异过程。

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图1 小安第列斯火山岛弧的等深线图以及与之对应的熔融包裹体的水含量，B/Nb比值和δ

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B 值分布图（Cooper et al., 2020）。 H2O 含量和B/Nb比值图中不同图标颜色代表了熔融包裹体SiO2的含量值大小（反应岩浆分异）。δ
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B 值图中的不同图标颜色代表了B/Nb比值大小（指示流体加入量）。已发表的熔融包裹体B同位素比值以交叉十字符号表示。δ
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B 值误差线为1σ，一般小于±1‰
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B值范围为-2.8‰–+11.2‰（图1），大部分值分布在全球弧岩浆的范围内（从-9‰到+16‰），具有最高δ
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B值的熔融包裹体来自中心岛弧（Guadeloupe和Dominica岛）。单个岛弧火山岩熔融包裹体的δ
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B值存在一定范围的变化，相邻的火山之间具有相似的主量素特征却显示明显不同的δ
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B值，造成该现象的原因是什么？作者分析表明：（1）各火山内部的δ
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B值变化不可能是地壳分异过程造成的，因为δ
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B值没有随分异指示性素系统地变化（如SiO2和Rb/Sr）。这与前人的发现一致，分离结晶对熔体δ
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B值的影响可以忽略不计。（2）开放体系分异过程中，地壳同化作用同样可以改变δ
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B值和B/Nb，但是这类来源的物质很可能与蚀变洋壳和沉积物具有相似的同位素和地球化学成分。且LAA地壳的同化作用在分异过程中会降低熔体δ
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B值，但这样的趋势并未在数据中体现。最终，作者认为岛弧火山岩熔融包裹体δ
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B值的差异反应了岛弧火山之间地幔源区性质的不同。并证实了是由两个不同源区的流体加入引起的：（1）蚀变的洋壳和沉积物；（2）蛇纹石脱水。在LAA中部位置，熔融包裹体的δ
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B值明显高于+5‰，对比现有可能的源区，只有流体量中>60%由蛇纹石脱水贡献才能产生这样的同位素特征（图2）。南部和北部岛弧低的δ
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B值可能主要是由于蚀变洋壳和沉积物释放的流体导致的。但是，δ
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B值与流体加入量（据Nb/B比值，图2）之间没有对应关系。与中心岛弧的Guadeloupe和Dominica岛相比，南部St Lucia熔融包裹体具有高的流体量的加入，但是估算结果表明只有<30%来自于蛇纹石。因此，流体的总量与不同流体来源所占的比例是解偶的。南部和北部火山弧，除了St Vincent岛，来源于蛇纹石的流体的比例明显低于中心岛弧。那么上述蛇纹石从何处来？根据B同位素，不可能区分蛇纹岩流体源于板片还是来自循环的弧前物质。然而，作者发现在中心岛弧深部地震波呈现出峰值，可以推测是橄榄岩在板块中发生了脱水。综合形成于缓慢扩张的岩石圈中的蛇纹石化橄榄岩的丰度，证实了为LAA地幔楔输送流体的蛇纹石来源于板片。

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图2 小安第列斯火山岛弧岩浆中熔融包裹体的Nb/B比值与δ

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B值关系图（Cooper et al., 2020）。混合模型（黑线）指示亏损地幔（DM，depleted mantle）被来自于蛇纹岩的流体和蚀变洋壳+沉积物的流体进行不同比例地混染。粗的绿线条代表了全球蛇纹岩流体δ
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B 值范围。模式的输入具体参见原文献方法章节

【致谢：感谢岩石圈郭顺副研究员对本文提出的宝贵修改意见】

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主要参考文献

Cooper G F, Macpherson C G, Blundy J D, et al. Variable water inputcontrols evolution of the Lesser Antilles volcanic arc[J]. Nature, 2020,582(7813): 525-529.

De Hoog J C M, Savov I P. Boron isotopes as a tracer of subductionzone processes[M]//Boron Isotopes. Springer, Cham, 2018: 217-247.

Hacker B R. H2O subduction beyond arcs[J].Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2008, 9(3): Q03001.

（撰稿：蔡亚春，范宏瑞/矿产室）

校对：李玉钤

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