唐宗源

河北地质大学地质调查研究院，河北石家庄050031

1 Mg同位素简介

Mg是地球上第四丰富的元素，主要（>99%）存在于地幔中，是地幔矿物（橄榄石和辉石）的重要组成元素。在地壳中，Mg主要存在于辉石、角闪石和云母等矿物中。

在Mg的3个稳定同位素中（24Mg、25Mg和26Mg），26Mg和24Mg间质量较大（~8%[1]），这说明Mg同位素可以很好示踪地质演化过程。最近，随着多接收电感耦合等离子体质谱仪（MC-ICPMS）的应用普及[2]，Mg同位素测试精度可达0.1‰（2SD）或更高[3-5]。Mg同位素测试方法通常采用“样品-标样交叉技术”进行校正[7]，标准参考物质多用DSM-3、Cambridge−1作为新的Mg同位素标准参考物质[8]。

Mg同位素在高温过程和低温过程中的分馏不同，这与其他稳定同位素分馏机制类似（图1）。目前，Mg同位素地球化学示踪主要取得如下进展：（1）建立了地球和地外星系储库的Mg同位素组[8-12]；（2）Mg同位素深部再循环[5，13]；（3）Mg同位素分馏的热扩散过程和实验对化学扩散中的研究[15-16]；（4）Mg同位素的分馏在地表风化和岩浆分异等地质过程中的行为[4，10，11，14]。

图1 镁同位素在地球与地外星系储库主要分布[11]Fig.1 Magnesium isotopic distribution in major extraterrestrial and terrestrial reservoirs.

2 Mg同位素体系在壳—幔演化中的应用

2.1 地幔Mg同位素体系

地幔Mg同位素研究中的三个关键科学问题是：（1）地幔的Mg同位素组成是否均一；（2）橄榄石和辉石是否存在Mg同位素分馏；（3）地幔的Mg同位素组成是否与球粒陨石相同[3]。

不同学者通过对全球橄榄岩的Mg同位素研究均显示地幔具有均一性特征[9，16]，但一些强交代捕虏体（如异剥辉石橄榄岩和辉石）具有不同的同位素组成，可能反映了地幔交代过程中的同位素分馏。对……