Изотопы молибдена раскрывают взаимодействие между субдуцирующими плитами и мантийными клиньями

Исследовательская группа под руководством профессора Дай Лицюня из Научно-технического университета Китая (USTC) Китайской академии наук (CAS) выявила, что мантийные источники кайнозойских и мезозойских мафических магматических пород восточной части Северо-Китайского кратона подверглись различным типам метасоматоза на разных глубинах. Это было установлено путём сравнения состава изотопов молибдена. Работа опубликована в журнале Geology.

Субдуцирующие плиты выделяют флюиды разного состава и свойств на различных глубинах. При взаимодействии с породами мантийного клина на границе раздела происходит метасоматоз из-за значительной разницы в физических условиях и составе. Этот процесс изменяет химический состав пород мантийного клина и приводит к различным типам магматизма. Анализируя состав магматических пород, учёные могут изучать взаимодействие на разных глубинах, раскрывая структуру зоны субдукции.

Команда сравнила состав изотопов молибдена в мезозойско-кайнозойских мафических породах восточной части Северо-Китайского кратона и обнаружила систематическое различие. Оно указывает на разницу в составе изотопов Mo во флюидах, выделяемых субдуцирующей океанической плитой на субдуговых и задуговых глубинах.

Было установлено, что мезозойские породы имеют черты, сходные с островодужными базальтами, и более тяжёлый изотопный состав Mo по сравнению с обычной мантией. Это указывает на их происхождение от флюидов плиты на субдуговых глубинах в малом мантийном клине. В отличие от них, кайнозойские породы демонстрируют черты, подобные базальтам океанических островов, и более лёгкий изотопный состав Mo. Их источник — расплавы обезвоженной плиты на задуговых глубинах в большом мантийном клине.

Различие в изотопном составе молибдена объясняется стабильностью минерала рутила на разных глубинах. Молибден в субдуцирующей плите в основном содержится в рутиле, который стабилен на субдуговых глубинах, но разрушается на задуговых. Кроме того, комбинируя данные по изотопам Sr-Nd и Mo, команда подтвердила, что мантийные источники пород разного возраста подверглись разным типам метасоматоза на разных глубинах.

Эта работа предоставила эффективный метод для изучения мантийного взаимодействия на различных глубинах, что в будущем поможет лучше понять структуру зон субдукции.