我所自然资源部海底科学重点实验室（KLSG）海底资源与成矿系统团队在国际知名期刊《Chemical Geology》上发表了题为Low-δ56Fe fluid released from serpentinite as recorded by iron isotopes of Myanmar jadeitites的研究成果。该成果第一作者为我所博士后陈安霞，共同作者包括我所韩喜球研究员、王叶剑研究员、中国科大黄方教授、中科院地质与地球物理研究所陈意研究员及芝加哥大学陈希博士。
Fe是地球上重要的氧化-还原敏感元素，Fe3+通常比Fe2+和Fe0富集较重的Fe同位素，然而与洋中脊玄武岩相比，岛弧火山岩具有较高的Fe3+/ΣFe，但其Fe同位素组成却相对偏轻。针对这个问题前人提出了熔体抽取导致地幔楔Fe同位素组成偏轻，同时地幔楔被富S6+流体氧化的解释。但是目前发现有些地幔岩包体Fe同位素极轻，不能简单的用地幔部分熔融来解释。俯冲带流体是Fe运移的重要载体，Cl含量可以大大提高流体中Fe的溶解度，因此，俯冲带流体可能会对地幔楔的Fe同位素组成产生很大的影响。据此Debret 2020提出了富集轻Fe同位素的Fe2+，在俯冲带流体中以FeCO3或FeSOx的形式被运移到地幔楔，流体在氧化地幔楔的同时，降低地幔楔的Fe同位素组成，进而导致岛弧火山岩Fe3+比例升高、Fe同位素组成偏轻的现象。俯冲带流体来源复杂，前人对洋壳脱出流体的Fe同位素特征做了一定的研究，但是蛇纹岩来源的富Cl流体的Fe同位素组成目前还没有很好的制约。
缅甸硬玉岩（翡翠）是赋存在弧前地幔楔蛇纹岩中的岩石，硬玉岩主要有两种类型，浅色的硬玉岩是俯冲带流体直接结晶形成，而绿色硬玉岩是流体与超基性岩相互作用形成，因其内部Cr离子含量较高而呈现翠绿色，因此，硬玉岩可以记录弧前俯冲带流体特征。
结果显示，浅色硬玉岩（δ56Fe=-0.6 ~ -0.04‰）和绿色硬玉岩（-0.44 ~ -0.19‰）均具有偏轻的Fe同位素组成，结合微量元素特征，偏轻的Fe同位素端元流体来自蛇纹岩脱水。浅色硬玉岩的Fe同位素变化可以用蛇纹岩脱出轻Fe同位素流体与沉积物脱出的重Fe同位素流体的混合模型来拟合，而绿色硬玉岩形成于蛇纹岩脱出流体与铬铁矿的相互作用（图1）。
因此板片蛇纹岩脱出的流体不仅富Cl，还含有大量的的轻Fe同位素，他们可以以FeCl2的形式被大量运移到地幔楔，形成富集轻Fe同位素的地幔楔蛇纹岩，并在弧下深度大量脱水，导致地幔楔部分熔融，形成富集轻Fe同位素的岛弧火山岩。
该项研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、等项目资助。
图1. 混合模型拟合硬玉岩中Fe含量及Fe同位素的变化
图2. 硬玉岩形成过程模式图及蛇纹岩脱水对岛弧火山岩的影响。
论文引用：
Chen, A. X., Chen, X., Chen, Y., Han, X. Q., Wang, Y. J., & Huang, F. (2023). Low-δ56Fe fluid released from serpentinite as recorded by iron isotopes of Myanmar jadeitites. Chemical Geology, 639, 121730.
