夏小平教授在Nature子刊发表合作研究文章 揭示华北克拉通中生代板内岩浆水来源于地球深部

新闻网讯 近日，我校资环学院夏小平教授团队以《Light δD apatites reveal deep origin water in North China Craton intracontinental granites and basalts》为题，在《Nature Communications》发表研究论文，揭示华北克拉通中生代板内岩浆水来源于地球深部。

水对大陆地壳部分熔融形成花岗岩至关重要，但其具体来源尚不清楚。利用“靠近海沟的弧岩浆中的水主要来自于俯冲板块的脱水作用”这一机制，无法解释陆内岩浆的形成。

华北克拉通内部在晚中生代时形成了大量的花岗岩，是研究陆内花岗岩中水来源的理想地区。夏小平教授联合中国科学院广州地化所徐义刚院士团队博士后杨传茂、中国科学院地质与地球物理所杨进辉研究员等，对华北克拉通东北部辽东半岛侏罗纪-早白垩世的多个花岗岩体展开研究。

通过对该地区磷灰石、黑云母和角闪石，以及早白垩世义县组玄武岩的磷灰石进行H同位素测定，相关研究结果表明，早白垩世的花岗岩（δD为-203‰至-127‰）和玄武岩（δD为-197‰至-107‰）中的磷灰石显示出极低的δD值，这与侏罗纪花岗岩中相对较高的δD值（-137‰至-47‰）形成鲜明对比。这些磷灰石在结构和化学成分上均未显示出蚀变特征。

结合磷灰石单矿物与锆石中磷灰石包裹体中几乎相同的挥发份含量以及含水矿物的H同位素组成，团队排除了磷灰石结晶后脱气和蚀变对H同位素组成的显著影响，表明磷灰石H同位素代表了初始熔体的H同位素组成。

研究结果揭示，侏罗纪和早白垩世花岗岩为壳幔岩浆混合成因，其H同位素也继承了地壳和地幔的H同位素组成。两个时期的花岗岩具有共同的大陆地壳端元，而地幔端元截然不同。从侏罗纪到早白垩世H同位素组成的变化与古太平洋板块俯冲作用密切相关。

此项研究不仅为华北克拉通内部花岗岩中水的深部起源提供了证据，丰富了对花岗岩形成机制的认识，而且展示了磷灰石H同位素在示踪地球内部水循环方面的巨大潜力。此外，这项工作还提供了一个可验证模型，即更大时空范围的花岗岩和玄武岩H同位素的研究可对该模型做进一步约束。

杨传茂博士后为该论文第一作者，徐义刚院士和夏小平教授为通讯作者。研究得到国家自然科学基金（42288201，42130304）和中国科学院广州地球化学研究所所长基金（2022SZJJT-04）等项目的联合资助。（资环学院供稿）

（审核 何文祥 编辑 李胜杰）