圣弗朗西斯科克拉通包体惰性气体同位素揭示太古宙俯冲循环地幔物质再生

《Nature Communications》：Archean subduction-derived noble gases in the lithospheric mantle beneath the S?o Francisco Craton

　　

摘要

虽然洋中脊玄武岩（MORB）和洋岛玄武岩（OIB）在氦、氖、氩和氙同位素方面的特征已被充分表征，但大陆岩石圈——尤其是克拉通域和俯冲环境——的了解仍然十分有限。在此，我们报告了来自巴西圣弗朗西斯科克拉通西南边缘的方辉岩、辉石岩和榴辉岩包体中的惰性气体（He、Ne、Ar、Kr和Xe）同位素比值。氦同位素揭示了强烈的放射性成因组分，而氖则显示出洋中脊玄武岩型和核生成型特征。这种分歧表明，俯冲来源的物质在分层的克拉通地幔（2.0–5.5 GPa）内经历了循环再生。氙同位素揭示了一个克拉通岩石圈，其中大气成分和裂变成因（地壳）成分以不同的比例与洋中脊玄武岩来源混合。古代含水洋壳及其上覆沉积物的循环再生——其特征为较高的(U+Th)/(³He, ²²Ne, ¹³²Xe)比值——与一个自太古宙以来建立于圣弗朗西斯科克拉通西南边缘的复杂且长期存在的俯冲系统相关。