西北大学在地球深部碳循环领域取得重要进展

近日，我校科研人员与南京大学、日本海洋研究开发机构(JAMSTEC)、德国马普化学所和东京大学的研究人员合作，在地球深部碳循环领域取得重要进展。该国际团队以锌稳定同位素为主要示踪手段，通过研究全球范围内具有代表性的洋岛玄武岩，发现来自地表的碳酸盐组分在地幔HIMU（Highμ，μ=238U/204Pb）端元的形成过程中发挥了重要的作用，从而为地表碳酸盐可以进入深部地幔提供了关键的同位素证据。该成果以Zinc isotopic evidence for recycled carbonate in the deep mantle为题发表于综合性学术期刊《自然·通讯》(NatureCommunications)。

研究团队选择来自南太平洋Cook-Austral群岛和南大西洋St. Helena火山岛的经典HIMU型OIB样品（206Pb/204Pb>20.5）作为研究对象，开展了高精度锌同位素分析。研究发现这些HIMU型洋岛玄武岩的锌同位素组成（δ66Zn =0.38±0.03‰）明显偏重于正常地幔（δ66Zn =0.16±0.06‰）和绝大多数其它大洋玄武岩（δ66Zn =0.31±0.10‰）。模拟计算表明HIMU型洋岛玄武岩明显偏重的锌同位素组成特征无法由部分熔融和岩浆分异过程产生，但需要地表碳酸盐（具有重的Zn同位素组成）的直接贡献。锌同位素（δ66Zn）与锇同位素(187Os/188Os)之间存在的相关性表明偏重的锌同位素组成是HIMU组分地幔源区的固有特征，且与再循环碳酸盐有关。该研究不仅厘清了HIMU型玄武岩和地幔HIMU端元的成因，还为地表碳酸盐参与地球内部过程提供了可信的证据。

我校地质学系陈立辉教授为唯一论文通讯作者，南京大学地球科学与工程学院博士研究生张笑宇为论文第一作者。该工作得到了国家自然科学基金的资助。

论文信息：Zhang XY., Chen LH., Wang XJ., Hanyu T., Hofmann A.W., Komiya T., Nakamura K., Kato Y., Zeng G., Gou WX., Li WQ. (2022) Zinc isotopic evidence for recycled carbonate in the deep mantle.Nature Communications, 13, 6085.

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-33789-6

Sr-Zn同位素相关图展示再循环碳酸盐与HIMU型地幔端元的形成过程

地表碳酸盐参与地球内部物质循环过程卡通图