激光原位微區分析不同于全巖分析，可以獲取激光斑束幾十微米直徑范圍內地質樣品的地球化學成分，因此是解析固體地球科學問題的重要手段。近日，基于中科院海洋所大洋巖石圈與地幔動力學超凈實驗室建立的成熟激光原位微區分析方法，肖媛媛課題組在國際高質量SCI期刊Journal of Petrology、Journal of Geophysical Research: Solid Earth等發表了系列重要成果。
最初認為埃達克質巖漿源于俯沖年輕洋殼部分熔融，然而對其成因仍存在較大爭議。肖媛媛等人通過建立大洋巖石圈與地幔動力學超凈實驗室激光原位微區分析方法，系統研究了北祁連造山帶兩個巖體花崗巖類和鐵鎂質暗色包體（MME）中各組成礦物成分，揭示了同碰撞花崗巖類及MME中各微量元素的主要賦存礦物如榍石等和主要造巖礦物均具有很強的元素賦存能力，從礦物學的角度驗證了MME與花崗巖類都源于俯沖洋殼的部分熔融，驗證了“大陸碰撞帶為陸殼增長主要場所”這一假說。通過對比兩個巖體的礦物成分，首次揭示了埃達克質巖類高Sr/Y、La/Yb比值的特征是由母巖漿成分與母巖漿成分所影響的榍石等礦物結晶分異所造成，而決定二者的最終原因是俯沖洋殼成分的不均一性。相關成果發表在巖石學權威刊物Journal of Petrology。
MME和圍巖形成過程示意圖
利用該平臺激光原位微區分析方法，孫普等人在整個中國東部的空間尺度上，驗證了“蓋層效應”對大陸板內玄武巖成分變化的重要影響。研究認為中國東部新生代玄武巖中捕擄的輝石巨晶結晶于巖石圈與軟流圈界面處，因此輝石巨晶的平衡壓力可以反映不同地區之下的巖石圈厚度。通過分析輝石組成，發現中國東部新生代玄武巖的成分變化與其中的輝石巨晶平衡壓力（即巖石圈厚度）變化具有良好相關性。該研究反映了“蓋層效應”在整個中國東部尺度上對大陸板內玄武巖成分變化的重要影響，對探究大陸玄武巖的地幔熔融和熔體匯聚、抽離過程具有重要意義。相關成果發表在Nature Index期刊Journal of Geophysical Research: Solid Earth。
巖石圈厚度變化對大陸板內玄武巖成分變化的控制
激光剝蝕礦物和激光聚焦示意圖
這一系列成果反映了激光原位微區分析方法所獲得的礦物成分和年齡對于揭示巖石圈成因-演化過程、陸殼生長等過程具有不可替代的作用，為探討地球系統科學問題中的機制和機理過程提供了重要的研究手段。
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原文鏈接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2019JB019315
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