刘盛遨:二叠纪末生命大灭绝前大规模火山作用的Zn同位素证据【Geology, 2017】

       距今约2.52亿年的二叠纪末期,发生的生命灭绝事件导致了90%以上的海洋生物物种和70%的陆地生物物种灭亡。二叠纪末全球生命大灭绝的导火索及其之后缓慢的生命复苏一直是地球-生命科学研究的热点问题之一。大量的研究表明,生物灭绝前,全球碳循环受到了显著的影响,全球气候快速变暖,大范围海水缺氧事情发生,海洋发生了快速酸化。因为二叠纪末生物灭绝的间隔已经被缩短至<10万年,导致这些事件的诱因被普遍认为与西伯利亚大火成岩省岩浆的快速喷发或侵入导致的环境巨变有关。对西伯利亚火山岩中全岩及单矿物高精度年代学支持西伯利亚大火成岩省火山作用与二叠纪末生物灭绝之间的时间耦合关系。然而,火山喷发与生物灭绝是两个独立的地质事件,尽管时间上高度吻合,但缺乏两者之间因果联系的直接证据;此外,二叠纪末生物灭绝主要发生在海洋生物,要建立火山喷发与生物灭绝的直接联系需要在当时的海水中找到直接证据。继续阅读

李曙光:镁同位素示踪发现中国东部上地幔是一巨大的再循环碳库【NSR,2017】

        二氧化碳作为最重要的温室气体影响着地球的气候系统。大气二氧化碳和地球内部碳存在着物质交换。如:火山活动将地幔的碳以二氧化碳形式向大气释放;大气二氧化碳会溶解于海水,并以碳酸盐形式沉积于海底,这些沉积碳酸盐又可能在地球板块运动中随俯冲洋壳进入地幔。这样就构成一个全球体系的碳循环。估计这一碳循环的向上排气和向下再循环碳通量显然对认识地球大气二氧化碳含量演化和气候变化趋势是十分重要的。然而由于观测困难,向下进入深部地幔的碳通量估计存在巨大分歧。继续阅读

王泽洲:地幔熔融过程中的Zn同位素分馏与地幔的Zn同位素组成 【GCA, 2017】

锌(Zn)是重要的过渡金属元素,在不同的环境下会表现出不同的化学性质(如中等挥发性、亲硫性、亲石性、生命营养元素等)。近十年来,Zn同位素研究得到了快速发展,尤其在天体、环境、生物、海洋、矿床等诸多领域得到了广泛应用。然而,由于地幔橄榄岩低Zn含量给同位素测试带来困难,作为不同储库间比较的基准——硅酸盐地球(BSE)的Zn同位素组成(以δ66Zn表示)还没有得到很好的制约,而且关于高温岩浆过程Zn同位素分馏尺度及机理的研究甚少。继续阅读

刘盛遨:锌同位素证明中国东部地幔大尺度碳酸盐化【EPSL, 2016】

      碳的地球化学循环研究是地球系统科学研究的重要组成部分,其中地球深部碳循环对全球碳循环及其气候效应扮演着重要作用。深部碳循环指大洋板块俯冲携带海相碳酸盐岩进入地幔,然后通过火山作用释放CO2到大气圈中。然而,这一过程主要是根据板块构造理论做出的理论推测,很少有可靠的证据能够证明来自地幔不同部位的岩浆中确有此类与板片俯冲有关的再循环壳源碳,以及它们在岩浆作用带到地表的碳中所占比例。这一科学问题对理解全球碳循环收支无疑至关重要,而同位素示踪是研究这一科学问题的最重要手段。锌(Zn)在地幔中是一种微量元素,地幔的Zn同位素组成约为0.28‰,而海洋碳酸盐岩具有比地幔显著更重的Zn同位素组成(~0.91‰)。因此,如果地幔源区含有再循环碳酸盐岩,来自该碳酸盐化地幔的玄武岩将有更重的Zn同位素组成。继续阅读

王泽洲:克拉通岩石圈镁同位素垂向不均一性及其成因【EPSL, 2016】

      镁(Mg)作为地幔和地壳中的主量元素,它的同位素体系(24Mg,25Mg,26Mg)在地球科学领域已经得到了广泛应用。大量研究表明,作为地球最主要的Mg载体,地幔的Mg同位素组成非常均一(26Mg = -0.25 ± 0.07‰),且地幔熔融过程和岩浆分异过程中不会发生明显的Mg同位素分馏。相比之下,上地壳的Mg同位素组成变化显著(~-5‰ ~ +1‰),大陆风化作用是造成上地壳Mg同位素组成不均一的重要过程。尤其是沉积碳酸盐岩和地幔之间Mg同位素差异显著,前者具有非常轻的Mg同位素组成,因此,Mg同位素有望有效地识别地幔中再循环的碳酸盐岩。 近年的研究发现一些碱性玄武岩(如华北克拉通新生代玄武岩)具有低于地幔的Mg同位素组成,被认为与俯冲板片携带再循环碳酸盐岩进入地幔有关。然而,是否存在低Mg同位素的地幔岩石(如橄榄岩、辉石岩)及其形成的机理一直不清楚。继续阅读

刘盛遨:硅酸岩地球(BSE)的铜同位素组成【EPSL,2015】

        非传统稳定同位素(或金属稳定同位素)作为地球化学的一个新兴研究方向,在最近几年里得到的快速发展,显示出巨大的应用潜力。铜(Cu)是重要的过渡族金属元素,也是重要的成矿和重金属元素,对铜同位素方法和应用的研究已有十六年的历史。然而,作为地外行星及地球不同储库之间比较的基准,硅酸盐地球储库的Cu同位素组成(以65Cu表示)一直没有得到很好地限定,尤其是在高温岩浆作用过程(例如地幔部分熔融),Cu同位素是否会发生分馏一直存在争议。继续阅读