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地幔δ18O的正常值在5.2‰左右。Byerly et al. (2017)在Nature Geoscience上首次报导了南非巴伯顿绿岩带中3.27 Ga Weltevreden科马提岩具有低δ18O值（低至2.8‰），并将其解释为某些矿物在深部地幔发生分离结晶的结果。需要强调的是，这些橄榄石的δ18O值由激光氟化法测得。当我2018年读到这篇文章时，第一反应便是这么古老的科马提岩难道不会遭受蛇纹石化的影响吗？激光氟化法测得的全颗粒橄榄石的δ18O值是否代表了海水/蚀变矿物和橄榄石的混合值？想要形成低δ18O值的岩浆，深部分离的地幔矿物应该具有高于地幔的δ18O值，然而在文献中并没有找到这样的高δ18O值矿物。
带着这些疑问，我们决定先从岩相学上好好看看这些特殊的橄榄石。果然，橄榄石的背散射图像显示橄榄石和蚀变矿物（主要为蛇纹石和磁铁矿）盘根错节（图1），单纯的化学前处理不可能将这些蚀变矿物去除。因此，我们利用离子探针（SIMS）技术对橄榄石进行了原位分析，可有效避开蚀变矿物和裂隙的影响。我一共制备了四个靶，第一个靶上的五个样品显示四正常一低，此时的我有点小失望，心想都是正常值就没啥惊喜了；第二个靶显示四低一正常，我又想这不会是仪器漂了吧，但还是有点小兴奋。我和工程师仔细检查了标样的值，确定结果没有问题。大概过了三个月，我们又对剩下的样品进行了分析，执着的我还对之前的已经测过的样品进行了二次分析，得到了一致的结论：这些低δ18O值橄榄石的“低”被高估了，然而低δ18O值的橄榄石也确实存在。我们识别出具有正常地幔δ18O值和低于地幔δ18O值的两组橄榄石！这两组橄榄石还显示不同的主微量元素特征，且与δ18O值具有良好的相关性，说明这两组橄榄石必定从具有不同特征的地幔源区中结晶。这下稳了！
这时我又想起Gary给过我部分样品在美国实验室的测试结果，对比发现两个实验室对三个相同样品的分析结果一致，可惜的是Gary在美国挑选了三个具有正常值的样品（感慨制靶也要看运气）。我们认为这些低δ18O值岩浆的形成与经过高温蚀变洋壳的再循环有关，为板块构造的启动和早期深部地幔不均一性的形成提供了独立证据。
出品：高维度稳定同位素
编辑：商艳凯
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