近日，国际地学权威学术期刊《Lithos》发表了题为“Nb-Ta fractionation by amphibole and biotite during magmatic evolution: Implications for the low Nb/Ta ratios of continental crust”的研究成果。此项成果由中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心海底科学与探测技术教育部重点实验室李东永工程师、中国科学技术大学谭东波博士、肖益林教授、戴立群教授、李王晔副教授以及侯振辉高级工程师合作完成。

陆壳是与人类活动最为密切的地质单元，其成因机制是地球科学领域中最关键且基础的科学问题之一。岛弧岩浆作用被认为是形成陆壳的主要机制，但岛弧玄武岩如何演变成中酸性的陆壳一直是一个热门且具有争议的科学问题。争议的一个焦点是为什么陆壳具有低于球粒陨石和洋中脊玄武岩的Nb/Ta值。针对这一问题，前人提出特定矿物（如金红石、黑云母、榍石、角闪石等）的分离结晶是陆壳低Nb/Ta值的原因。但是目前，我们依然不清楚哪种矿物或矿物组合导致了陆壳的低Nb/Ta比。同时，相关科学研究主要以高温高压实验为主，很少有针对自然样品的研究。

针对上述问题，我们选择了大别造山带道士冲碰撞后镁铁质侵入体作为研究对象，开展了详细的全岩主-微量元素分析和单矿物角闪石和黑云母的原位主-微量元素分析，探究角闪石和黑云母的分离结晶作用对岩浆演化过程中Nb-Ta的地球化学行为影响。我们取得了以下几点认识：(1)大别造山带道士冲侵入体全岩、角闪石和黑云母的Nb-Ta地球化学研究表明Nb-Ta在岩浆演化过程中可以发生显著的分异，其中角闪石和黑云母是岩浆演化过程中控制Nb-Ta分异的主要矿物。(2)全球岛弧岩浆岩的数据表明角闪石和黑云母的分离结晶可以大幅度的降低熔体中的Nb/Ta 比值，是形成低Nb/Ta比值早期大陆地壳的重要过程。(3)分离结晶的角闪石和黑云母可能会堆晶在中下地壳，是潜在的高Nb/Ta值的储库，进而平衡整个硅酸盐地球的Nb亏损。

图1 大别造山带道士冲岩体角闪石（左）和黑云母（右）的Mg# 和Nb/Ta值作图

图2 岩浆演化过程中全球岛弧岩浆岩的Nb/Ta变化

文章信息：Tan D.-B., Xiao Y., Li D.-Y., Dai L.-Q., Li W.-Y., Hou Z., (2022) Nb-Ta fractionation by amphibole and biotite during magmatic evolution: Implications for the low Nb/Ta ratios of continental crust, Lithos (434-435).106941

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.lithos.2022.106941