钼（Mo）同位素近年来在火成岩中的研究得到了快速发展，然而其中一些基础问题尚未得到很好的解决。一个有趣的现象是，硅酸盐地球的Mo同位素组成与亏损地幔极为相似（图1）。目前的研究表明，地壳显示了异常重的Mo同位素组成，因此在硅酸盐地球中必定存在一个具有轻Mo同位素组成的端元。在俯冲背景下，俯冲到深部地幔的脱水洋壳可能携带大量轻Mo同位素，但是代表俯冲洋壳和深部地幔相互作用的洋岛玄武岩（OIB）的平均值仍然类似亏损地幔，仅有的少量轻Mo同位素的OIB地幔源区，可能并不能直接作为平衡地壳重Mo同位素组成的物质端元。因此，在地幔内部可能存在一个还未被识别出来的具有轻的Mo同位素的端元组成。

聚焦硅酸盐地球中Mo同位素的平衡问题，我校“金属同位素与壳幔物质循环”求真研究群体黄丰副教授、许继峰教授和中国科学院广州地球化学研究所李杰研究员等合作者对位于青藏高原南部拉萨地块赛利普地区的超钾质岩展开工作，取得了新的发现和认识：

1 赛利普超钾质岩石具有高镁（MgO > 6 wt. %； Mg# ~ 70）和Ce/Mo 比值（225-422）及轻的Mo同位素组成（-0.45‰ 至 -0.13‰ ；图1），它们记录了青藏高原南部岩石圈地幔内部的地球化学组成。

2 青藏高原南部中新世超钾质岩与大洋中贫Ca沉积物的Mo-Sr-Nd同位素组成一致。在特提斯洋俯冲过程中，贫Ca的远洋沉积物交代上覆地幔楔，可能形成了具有轻Mo同位素的岩石圈地幔端元。在后碰撞时期由于深部动力学过程影响（如对流减薄），岩石圈地幔部分熔融形成这些超钾质岩石。

3 特提斯域超钾质岩自阿尔卑斯西部向东延伸到我国青藏高原内部，跨度一万余公里，它们显示了一致的地球化学特征（图2）。因此，在长期的大洋俯冲过程中，特提斯域大陆岩石圈地幔经大洋沉积物交代形成了一个轻Mo同位素储库（图3），这一储库很可能解释硅酸盐地球和地壳之间的Mo同位素差异。

图1 主要储库与火成岩-沉积岩的Mo同位素组成

图2 特提斯域超钾质岩的地球化学组成

图3  青藏高原南部岩石圈地幔轻Mo同位素储库与超钾质岩形成的两阶段模式示意图

本研究不仅为火成岩的轻Mo同位素组成提供了可能的源区解释，同时为硅酸盐地球Mo的物质平衡提供了新的思考方向，揭示了俯冲大洋沉积物的再循环对Mo循环具有重要的指示意义。研究成果受国家重点研发计划项目“难熔元素和同位素分析技术创建和革新及其地学应用”（2020YFA0714800）、第二次青藏高原综合科学考察项目（2019QZKK0702）、国家自然科学基金项目（41973027, 41730427和42121002）以及中央高校基本科研业务费（2652019054）联合资助。

研究成果于近期发表在国际著名地球化学刊物《Geochimica et Cosmochimica Acta》：Huang, F., Li, J., Xu, J., Chen, J., Wang, B., Hu, P., Xu, R., Zeng, Y., Zhang, L., Zhou, T., 2023. Mo isotopes archive oceanic sediments in post-orogenic lithospheric mantle. Geochimica et Cosmochimica Acta, 341, 75-89.

全文链接:  https://doi.org/10.1016/j.gca.2022.11.023