Som en viktig subduktionskomponent är förändrad oceanisk skorpa (AOC) brett spridd på den oceaniska subduktionsplattan och kan bidra väsentligt till kemin hos bågmagma. Att identifiera detta bidrag i bågmagma är dock utmanande eftersom AOC inte är lika berikat på inkompatibla element som sediment, och inte heller har det lika högt H2 O-koncentrationer liksom serpentiniter. Därför är det nödvändigt att hitta ett känsligt spårämne för subducerad AOC.
Dr Zhang Yuxiang från Prof. Zeng Zhigangs team från Institutet för Oceanologi vid den kinesiska vetenskapsakademin (IOCAS), tillsammans med Prof. Turner Simon från Macquarie University och Prof. Huang Fang från University of Science and Technology i Kina, fann att en kombination av Ba-Sr-Nd-isotoper skulle effektivt kunna identifiera förekomsten av återvunnen AOC i bågmagma.
Studien publicerades i Journal of Geophysical Research:Solid Earth .
Ett karakteristiskt geokemiskt särdrag hos AOC är frikopplingen av dess Sr-Nd-isotoper, dvs. jämfört med oförändrade oceaniska jordskorpan har AOC högre 87 Sr/ 86 Sr men liknande 143 Nd/ 144 Nd. Följaktligen skiljer sig AOC från manteluppsättningen i Sr-Nd isotopdiagrammet.
Intressant nog observeras detta särdrag av Sr-Nd isotopavkoppling vanligtvis i bergarter inom oceanen. Således anser många forskare Sr-Nd-isotopfrikopplingen som en indikator på bidraget från återvunnen AOC. Men innan man drar denna slutsats är det nödvändigt att eliminera påverkan av sedimenthärledd smälta eller vätska.
I den här studien sammanställde forskarna Sr-Nd isotoper och koncentrationer av Ba, Th, Yb för globala bågstenar. De fann att storleken på Sr-Nd isotopfrikopplingen av bågbergarter är positivt korrelerad med Ba/Th, men negativt korrelerad med Th/Yb, vilket tyder på att Sr-Nd isotopfrikopplingen inte är relaterad till sedimentbidrag.
Dessutom fann de att bågstenarna med mer uttalad Sr-Nd-isotopavkoppling tenderar att ha högre Ba-isotopförhållanden, vilket också är en egenskap hos den AOC-härledda vätskan; ännu viktigare, detta fenomen förekommer i många subduktionszoner som Mariana, Tonga och Kermadec.
Därför kan en stark koppling etableras mellan subducerad AOC, tunga Ba-isotopkompositioner och Sr-Nd isotopfrikopplingssignaturen i öbågar, vilket ger ett kraftfullt verktyg för att spåra AOC-återvinningen i subduktionszoner.
Vidare fann forskarna att på global skala är storleken på Sr-Nd isotopfrikoppling positivt korrelerad med B-isotopförhållandet, vilket är ett effektivt spårämne för subducerad serpentinit.
"Detta betyder att subducerad AOC och serpentinit kan ha kopplat beteende under uttorkning av plattor, vilket har stor betydelse för att förstå materialöverföringen i subduktionszoner", säger Dr Zhang Yuxiang, första författare till studien.
Mer information: Yuxiang Zhang et al, Dechiffrering av bidrag från återvunnen förändrad oceanisk skorpa till bågmagmas med hjälp av Ba-Sr-Nd-isotoper, Journal of Geophysical Research:Solid Earth (2024). DOI:10.1029/2023JB028407
Journalinformation: Journal of Geophysical Research
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
