地球的地幔是位于地壳和地核之间的一层厚厚的岩石圈层，其成分和演化过程对理解地球的形成和演化至关重要。蛇纹石化作用（Serpentinization）是地幔橄榄岩与水反应，形成蛇纹石等含水矿物的地质过程。这一过程不仅改变了岩石的矿物组成和物理性质，还会影响元素在地幔和地壳之间的循环。
铂族元素（PGEs），包括锇（Os）、铱（Ir）、钌（Ru）、铑（Rh）、铂（Pt）和钯（Pd），在地幔中含量极低，但它们是重要的地球化学示踪剂，可以用来研究地幔的组成、演化和熔融过程。其中，锇-铼（Re-Os）同位素体系是研究地幔演化的重要工具。锇在地幔矿物中相对富集，而铼则在地幔熔融过程中更倾向于进入熔体。因此，通过测量岩石中锇同位素的比值，可以推断地幔熔融事件的时间和程度。
然而，蛇纹石化作用对Re-Os同位素体系的影响一直存在争议。一些研究认为蛇纹石化作用不会改变锇同位素比值，而另一些研究则认为蛇纹石化作用会导致锇的迁移和再分配，从而影响Re-Os同位素定年的准确性。
为了深入研究蛇纹石化作用对PGEs和Os同位素体系的影响，本研究选择阿曼Wadi Tayin蛇纹岩中的一个铂族矿物颗粒作为研究对象。Wadi Tayin蛇纹岩是阿曼蛇绿岩套的一部分，保存了完整的地幔橄榄岩序列，是研究地幔过程的理想场所。
研究人员首先利用自动矿物填图技术在岩石薄片中识别出铂族矿物（Platinum Group Minerals, PGMs）颗粒。然后，利用原子探针断层扫描技术（Atom Probe Tomography, APT）对该颗粒进行纳米尺度的Os同位素定量分析。APT是一种先进的材料分析技术，可以提供三维的、定量的、亚微米尺度的元素和同位素组成信息。
研究结果表明，该PGM颗粒的Os同位素比值（¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os）为0.126 ± 0.003，与Wadi Tayin蛇绿岩套中地幔橄榄岩的Os同位素比值一致。这表明该PGM颗粒起源于地幔，并且其Os同位素组成未受到后期蛇纹石化作用的显著改变。
此外，研究人员还观察到该PGM颗粒中存在As富集现象，这可能暗示了地壳来源流体参与了蛇纹石化作用。同时，岩石中全岩Re含量随着LOI（烧失量，Loss on Ignition，指示蛇纹石化程度）的增加而降低，表明在蛇纹石化过程中发生了Re的迁移和流失。
这项研究表明，APT技术可以用于对微米级天然合金进行¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os同位素比值的定量分析。尽管APT的分析精度低于传统的全岩分析技术，但其空间分辨率更高，可以分析微米尺度的颗粒，弥补了传统技术的不足。
参考文献：Stefano Tenuta et al. 2024. Nanoscale Os isotopic quantification of Wadi Tayin dunite platinum group minerals by atom probe tomography. Lithos Volumes 488–489, 1 December 2024, 107841.
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