激光原位微区分析不同于全岩分析，可以获取激光斑束几十微米直径范围内地质样品的地球化学成分，因此是解析固体地球科学问题的重要手段。近日，基于中科院海洋所大洋岩石圈与地幔动力学超净实验室建立的成熟激光原位微区分析方法，肖媛媛课题组在国际高质量SCI期刊Journal of Petrology、Journal of Geophysical Research: Solid Earth等发表了系列重要成果。
最初认为埃达克质岩浆源于俯冲年轻洋壳部分熔融，然而对其成因仍存在较大争议。肖媛媛等人通过建立大洋岩石圈与地幔动力学超净实验室激光原位微区分析方法，系统研究了北祁连造山带两个岩体花岗岩类和铁镁质暗色包体（MME）中各组成矿物成分，揭示了同碰撞花岗岩类及MME中各微量元素的主要赋存矿物如榍石等和主要造岩矿物均具有很强的元素赋存能力，从矿物学的角度验证了MME与花岗岩类都源于俯冲洋壳的部分熔融，验证了“大陆碰撞带为陆壳增长主要场所”这一假说。通过对比两个岩体的矿物成分，首次揭示了埃达克质岩类高Sr/Y、La/Yb比值的特征是由母岩浆成分与母岩浆成分所影响的榍石等矿物结晶分异所造成，而决定二者的最终原因是俯冲洋壳成分的不均一性。相关成果发表在岩石学权威刊物Journal of Petrology。
MME和围岩形成过程示意图
利用该平台激光原位微区分析方法，孙普等人在整个中国东部的空间尺度上，验证了“盖层效应”对大陆板内玄武岩成分变化的重要影响。研究认为中国东部新生代玄武岩中捕掳的辉石巨晶结晶于岩石圈与软流圈界面处，因此辉石巨晶的平衡压力可以反映不同地区之下的岩石圈厚度。通过分析辉石组成，发现中国东部新生代玄武岩的成分变化与其中的辉石巨晶平衡压力（即岩石圈厚度）变化具有良好相关性。该研究反映了“盖层效应”在整个中国东部尺度上对大陆板内玄武岩成分变化的重要影响，对探究大陆玄武岩的地幔熔融和熔体汇聚、抽离过程具有重要意义。相关成果发表在Nature Index期刊Journal of Geophysical Research: Solid Earth。
岩石圈厚度变化对大陆板内玄武岩成分变化的控制
激光剥蚀矿物和激光聚焦示意图
这一系列成果反映了激光原位微区分析方法所获得的矿物成分和年龄对于揭示岩石圈成因-演化过程、陆壳生长等过程具有不可替代的作用，为探讨地球系统科学问题中的机制和机理过程提供了重要的研究手段。
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原文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2019JB019315
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