地幔中再循环物质对硅同位素的影响：来自洋岛玄武岩的同位素证据及其地球动力学意义

本研究发现洋岛玄武岩（OIB）的硅同位素组成（δ30Si）高度均一（-0.28±0.08‰），与亏损地幔值一致。通过Δ30Si参数校正岩浆分异效应后，证实EM Ⅱ和HIMU型地幔源区虽含再循环地壳物质（如沉积物、蚀变洋壳），但未引起显著硅同位素分异。模型计算表明，即使添加7%沉积物或30%蚀变洋壳亦无法产生可探测的δ30Si变化。这表明硅同位素在示踪地幔源区再循环物质方面存在局限性，对理解地幔地球化学演化具有重要约束意义。

　　

Highlight

The impact of chemical weathering and seawater alteration on the Si isotopes

海水蚀变与地表化学风化可能改变洋岛玄武岩（OIB）的硅同位素组成，从而掩盖其原始地幔源区特征。化学风化过程中，风化玄武岩的δ³⁰Si值相较新鲜玄武岩可产生超过1‰的变异（δ³⁰Si = +0.92至+1.36‰）。此外，大量粘土矿物的形成能够显著改变硅同位素签名。

Conclusions

全球不同岛屿OIB的δ³⁰Si值变化范围有限（-0.39‰至-0.17‰，平均-0.28±0.08‰，2SD，N=80），与全硅酸盐地球（BSE）值一致。EM Ⅱ型和HIMU型样品的硅同位素组成相对均一，未观察到明显低δ³⁰Si值。萨摩亚与圣米格尔样品的均质硅同位素特征表明，添加少量粘土或碎屑沉积物（如<7%）未能显著改变地幔源区的硅同位素组成。综合模拟结果与同位素相关性分析，认为再循环地壳物质（沉积物与蚀变洋壳）对地幔硅同位素的影响可忽略，硅同位素作为示踪俯冲物质 tracer 的潜力有限。