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羽流熔岩中的异常硫同位素揭示了太古代地壳的深层地幔储存

自然体积496，页面490 - 493 (2013）引用本文

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摘要

一些大洋板块内热点火山喷发的玄武质熔岩被认为是古代俯冲地壳物质的样本1，2．然而，这些俯冲物质在地幔中的停留时间是不确定的，并且依赖于模式3.，并且缺乏令人信服的证据证明它们在热点地区下方的地幔上涌区域返回到地表。在这里，我们报告了来自库克群岛(波利尼西亚)曼盖亚(Mangaia) 2000万年前的海洋岛屿玄武岩中橄榄石含硫化物的异常硫同位素特征，表明了质量独立分馏(MIF)，这已经被建议对回收的海洋地壳取样3.，4．陆地MIF硫同位素特征(其中分馏量与同位素质量的差异不成比例)完全是通过大气光化学反应产生的，直到大约24.5亿年前5，6，7．因此，在这些年轻的羽流熔岩中发现MIF硫表明，在24.5亿年前，硫可能来自于水热蚀变的海洋地壳，俯冲到地幔中，并循环到Mangaia熔岩的地幔源中。这些新数据为古代材料提供了证据，Δ33S值，在曼盖亚熔岩的地幔源。我们的数据还补充了在含金刚石硫化物包裹体中发现的古代沉积物质硫含量循环到次大陆岩石圈地幔的证据8，9．这个海洋地壳循环的太古代时代也为俯冲的地壳物质在地幔中存活的时间长度，以及从俯冲到热点下上涌的地幔对流的时间尺度提供了关键的限制。

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图1:硫化物包裹体的反射光显微照片。
图2:Δ33S与δ34S表示来自Mangaia(本研究)的橄榄石含硫化物包裹体和钻石含硫化物(参考文献)。8)与之前发表的s同位素数据进行了比较。
图3:含橄榄石硫化物的pb同位素组成与曼盖亚全岩相同。

参考文献

  1. 霍夫曼，A. W. &怀特，W. M.来自古代海洋地壳的地幔柱。地球的星球。科学。列托人。57， 421-436 (1982)

    文章广告中科院谷歌学者

  2. White, W. & Hofmann, A.， Sr和Nd同位素地球化学的海洋玄武岩和地幔演化。自然296， 821-825 (1982)

    文章广告中科院谷歌学者

  3. Hauri, E. & Hart, S. R. Re-Os同位素系统的南太平洋HIMU和EMII洋岛玄武岩。地球的星球。科学。列托人。114， 353-371 (1993)

    文章广告中科院谷歌学者

  4. 羽生，T.等。HIMU储层地球化学特征及成因:下地幔地幔柱的可能来源。Geochem。地球物理学。Geosyst。．12日,Q0AC09,http://dx.doi.org/10.1029/2010GC003252(2011)

    文章谷歌学者

  5. 法克哈尔，鲍，H. & Thiemens, M.大气对地球最早硫循环的影响。科学289， 756-758 (2000)

    文章广告中科院谷歌学者

  6. 法夸尔，泽克尔，A. L. &贝克，A.产氧光合作用起源的地质约束。Photosynth。Res。107， 11-36 (2011)

    文章中科院谷歌学者

  7. 多硫同位素与地球表面硫循环的演化。地球科学。牧师。106， 161-183 (2011)

    文章广告中科院谷歌学者

  8. 法夸尔，J, Wing, B, McKeegan, K. & Harris, J.钻石中包裹体的质量无关硫和早期地球上的硫回收。科学298， 2369-2372 (2002)

    文章广告中科院谷歌学者

  9. 托马斯索，E.等。交代金刚石生长:多同位素研究(13C,15N,33年代,34S)的硫化物包裹体及其宿主钻石来自Jwaneng(博茨瓦纳)。地球的星球。科学。列托人。282， 79-90 (2009)

    文章广告中科院谷歌学者

  10. 辛德勒，A. &哈特，S.化学地球动力学。为基础。地球行星。科学。14， 493-571 (1986)

    文章广告中科院谷歌学者

  11. 凯利，K. A.，普朗克，T.，法尔，L.，卢登，J. & Staudigel, H. U、Th和Pb的俯冲循环。地球的星球。科学。列托人。234， 369-383 (2005)

    文章广告中科院谷歌学者

  12. 牛勇，欧哈拉，M. J.大洋岛玄武岩成因:岩石学、地球化学和矿物物理学的新视角。j .地球物理学。Res。108， 2209-2228 (2003)

    广告谷歌学者

  13. 皮雷特，贝克，M. B. &斯托珀，E. M.交代岩石圈和碱性熔岩的起源。科学320， 916-919 (2008)

    文章广告中科院谷歌学者

  14. 特纳，D. & Jarrard, R.库克-南岛链的K-Ar年代测定:热点假说的检验。j . Volcanol。地热。Res。12， 187-220 (1982)

    文章广告中科院谷歌学者

  15. Chaussidon, M, Albarède, F. & Sheppard, S. M. F.从微硫化物包裹体的离子微探针分析地幔中的硫同位素变化。地球的星球。科学。列托人。92， 144-156 (1989)

    文章广告中科院谷歌学者

  16. Saal, A. E.， Hart, S. R.， Shimizu, N.， Hauri, E. H. & Layne, G. D.大洋岛屿玄武岩熔体中Pb同位素变化。科学282， 1481-1484 (1998)

    文章中科院谷歌学者

  17. Yurimoto, H.等。HIMU玄武岩橄榄石熔融包裹体中的铅同位素组成及其与硫化物组分的可能联系。理论物理。地球的星球。国际米兰。146， 231-242 (2004)

    文章广告中科院谷歌学者

  18. Ono, S.， Wing, B.， Johnston, D.， Farquhar, J. & Rumble, D.四重稳定硫同位素体系的质量依赖分馏作为硫生物地球化学循环的新示踪剂。Geochim。Cosmochim。学报70， 2238-2252 (2006)

    文章广告中科院谷歌学者

  19. 沈，Y.等。晚二叠纪大灭绝期间缺氧水的偶发性浅滩的多个s同位素证据。Commun性质。2， 210 (2011)

    文章广告谷歌学者

  20. Rouxel, O.， Ono, S.， Alt, J.， Rumble, D. & Ludden, J. ODP Site 801蚀变海洋玄武岩中微生物硫酸盐还原的硫同位素证据。地球的星球。科学。列托人。268， 110-123 (2008)

    文章广告中科院谷歌学者

  21. 最大的海洋高原:爪哇-马尼希基-希库兰吉。地球的星球。科学。列托人。241， 372-380 (2006)

    文章广告中科院谷歌学者

  22. 弗雷，F.等。南印度洋海底大火成岩省的起源与演化:克尔盖伦高原和断脊。地球的星球。科学。列托人。176， 73-89 (2000)

    文章广告中科院谷歌学者

  23. Kamenetsky, V.， Maas, R. & Sushchevskaya, N.海洋上地幔冈瓦南大陆岩石圈的残余:来自南大西洋海岭的证据。地质29， 243-246 (2001)

    文章广告中科院谷歌学者

  24. 贝克，A.等人。太古宙科马提岩型镍矿床中的大气硫。科学326， 1086-1089 (2009)

    文章广告中科院谷歌学者

  25. 法夸尔，J. & Wing, B. in矿床与地球演化“，(麦克唐纳，I.，博伊斯，a.j.，巴特勒，i.b.，赫林顿，r.j.和波利亚，d.a.) 167-177 (Spec Publ. 248, Geol。Soc。Lond。，2005)

    谷歌学者

  26. Ueno, Y, Ono, S, Rumble, D. & Maruyama, S.约3.5 Ga Dresser组四重硫同位素分析:太古代早期微生物硫酸盐还原的新证据。Geochim。Cosmochim。学报72， 5675-5691 (2008)

    文章广告中科院谷歌学者

  27. 鲍洪华，罗德荣，李志强，等。无花果树重晶石的5种稳定同位素组成及其对约3.2Ga海洋硫循环的意义。Geochim。Cosmochim。学报71， 4868-4879 (2007)

    文章广告中科院谷歌学者

  28. Jamieson, J.， Wing, B.， Hannington, M. & Farquhar, J.评价太古宙矿床中硫化物矿物对的同位素平衡:以加拿大安大略省基德溪VMS矿床为例。经济学。青烟。101， 1055-1061 (2006)

    文章中科院谷歌学者

  29. 格罗夫，T. L.和帕尔曼，S. W.地球的热演化记录科马提岩。地球的星球。科学。列托人。219， 173-187 (2004)

    文章广告中科院谷歌学者

  30. 坎伯，B. S. &怀特豪斯，M. J.太古代晚期浅海硫循环的微尺度硫同位素证据。地球生物学5， 5-17 (2007)

    文章中科院谷歌学者

  31. McLoughlin, N.， Grosch, e.g.， Kilburn, m.r. & Wacey, D.古太古代海底生物圈的硫同位素证据，巴伯顿，南非。地质40， 1031-1034 (2012)

    文章广告中科院谷歌学者

  32. Rose-Koga, E. F.等。南第勒尼系岩浆的铅同位素和橄榄石包裹体的卤素含量揭示了地幔源的异质性。化学。青烟。334， 266-279 (2012)

    文章广告中科院谷歌学者

  33. 怀特豪斯，M. J.多硫同位素测定SIMS:评价参考硫化物Δ33S的观察和案例研究的确定Δ36年代。Geostand。Geoanal。Res。http://dx.doi.org/10.1111/j.1751-908X.2012.00188.x(2013年1月7日在线发布)

    谷歌学者

  34. 克劳，D. E. &沃恩，R. G.同位素均匀标准的表征和使用，用于原位激光微探针分析34S /32年代比率。点。矿物。81， 187-193 (1996)

    文章广告中科院谷歌学者

  35. Forrest, J. & Newman, L. Ag-110微克硫酸盐分析，用于环境硫气溶胶水平的短时间分辨。分析的化学。49， 1579-1584 (1977)

    文章中科院谷歌学者

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确认

m.g.j感谢波士顿大学启动基金和美国国家科学基金会拨款EAR-1145202支持这项工作。E.F.R.-K。kt.k.感谢欧盟SYNTHESYS和法国ANR SlabFlux的支持，这是卓越实验室ClerVolc第54号贡献。NordSIMS设施是根据北欧联合合同提供资金和运营的;这是NordSIMS的337号捐款。我们感谢B. White对手稿的审阅，并感谢P. Cartigny和J. Labidi的讨论。我们感谢D.T. Johnston、D. Papineau、O. J. Rouxel和S. Ono在编译全球s同位素数据库方面提供的建议。我们也感谢N. Shimizu, B. D. Monteleone, E. A. Price和P. Schiano在样品制备方面的协助。

作者信息

作者及隶属关系

  1. 波士顿大学地球与环境系，美国马萨诸塞州波士顿联邦大道675号，02215

    丽塔·a·卡布拉尔和马修·g·杰克逊

  2. 岩浆和火山实验室，Université Blaise Pascal, CNRS UMR6524, IRD R163, 5 rue Kessler, 63038, Clermont-Ferrand，法国，

    埃斯特尔·f·罗斯·古贺和肯尼斯·t·古贺

  3. 瑞典自然历史博物馆，瑞典斯德哥尔摩SE-104 05 50007号箱

    马丁·j·怀特豪斯

  4. 斯德哥尔摩大学地质科学系，瑞典斯德哥尔摩，SE-106 91

    马丁·j·怀特豪斯

  5. 美国马里兰大学地质科学系，马里兰大学帕克分校，20742

    迈克尔·安东内利和詹姆斯·法夸尔

  6. 斯克里普斯海洋研究所地球科学研究部，美国加州拉霍亚92093-0244

    詹姆斯·戴

  7. 华盛顿卡内基研究所地磁系，华盛顿特区20015，美国

    埃里克·h·豪里

作者
  1. 丽塔·卡布拉尔
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  2. 马修·g·杰克逊
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  3. Estelle F. Rose-Koga
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  4. Kenneth T. Koga
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  5. 马丁·j·怀特豪斯
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  6. 迈克尔·a·安东内利
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  7. 詹姆斯·法夸尔
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  8. 詹姆斯·戴
    查看作者出版物

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  9. 埃里克·h·豪里
    查看作者出版物

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贡献

R.A.C.写了论文，准备了图表。m.g.j构想了这个项目。r.a.c.， e.f.r.k, K.T.K.和m.g.j进行样品制备。M.J.W.表演了原位SIMS分析。J.F.和M.A.A.对大块橄榄石分离物进行了s同位素分析。j。m。d。d。e。h。h。在现场帮忙。所有作者都参与了结果的讨论和解释，以及手稿的准备。

相应的作者

对应到丽塔·卡布拉尔．

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有相互竞争的经济利益。

补充信息

补充信息

该文件包含一个补充讨论，其中更详细地描述了硫化物包裹体，并解决了包裹体，散装橄榄石和标准的同位素测量;补充图1-5详细说明如下:1保存模型的示意图表示⊓地幔33S异常，2⊓与先前公布的数据相比，33S的测量结果显示⊓33S穿越时间，3.显示了每个包体的透射光、反射光和背散射电子(BSE)图像，4显示了每个分析阶段样品、标准品和监控器的单独s同位素测量值，5相关误差椭圆，使准确的确定小⊓33年代异常;补充表1 - 5详情如下:1主橄榄石和单一玻璃状夹杂物的组成，2硫化物包裹体主要元素数据3.硫化物包裹体和标准物原位SIMS分析的s同位素数据，4硫化物包裹体pb同位素数据5基于SIMS硫化物标准的IRMS s同位素数据和从含有最极端硫化物的岩石样品(MGA-B-47)中分离出的散装橄榄石⊓33年代异常;及补充参考资料。(PDF 93kb)

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关于本文

引用本文

卡布拉尔，R，杰克逊，M，罗斯-古加，E。et al。羽流熔岩中的异常硫同位素揭示了太古代地壳的深层地幔储存。自然496， 490-493(2013)。https://doi.org/10.1038/nature12020

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