近日，我校建筑工程学院教师陈安霞副教授以第一作者身份，在国际权威地学期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》（中科院一区TOP）发表了题为《Heavy Rb isotope composition of subduction zone fluids resulting from fluid-rock interaction in continental subduction zones》的研究论文。中国科学技术大学黄方教授为通讯作者，中国科学技术大学陈伊翔教授、姜鼎盛特任副研究员（现中国地质大学（武汉）副教授）、德国波鸿鲁尔大学Hans‑Peter Schertl教授、我校杨守臻高级工程师共同参与研究。
俯冲带就像地球的“物质回收站”，大洋、大陆板块向地球深部俯冲过程中释放大量流体，作为关键物质的“搬运工”，流体将铷等元素带入地幔，进而影响火山弧岩浆的化学组成。长期以来，科研人员尝试借助铷同位素（δ⁸⁷Rb）示踪该地质过程，但流体本身的铷同位素组成一直缺少直接约束。
为破解这一问题，研究团队选取意大利西阿尔卑斯造山带Dora-Maira地体的白片岩与变花岗岩作为研究对象。两类岩石的原岩均为二叠纪花岗岩：其中白片岩遭受蛇纹岩脱水产生的富镁流体强烈改造，经历超高压变质作用；围岩变花岗岩仅发生超高压变质，未受到流体的显著交代，是理想的天然对照样品。研究发现，变花岗岩铷含量高（27-235 µg/g），δ⁸⁷Rb变化范围较小（-0.15‰到0.06‰）；受流体改造的白片岩铷含量明显降低（41–201 µg/g），δ⁸⁷Rb变化大且整体偏低）（-1.06‰到0.04‰）。其中，-1.06‰为当前陆地岩石中已报道的最低δ⁸⁷Rb值。实验数据说明流体在和岩石发生反应时，会优先带走重铷同位素，致使残留岩石越来越“轻”。
研究团队以变花岗岩平均值为起点，选取两组强交代白片岩为终点开展计算。结果显示，在极端水-岩作用条件下，岩石与流体之间的表观分馏系数约为-1.53‰到-1.07‰。对应共存流体的δ⁸⁷Rb约为0.47‰，说明经历强水-岩相互作用的俯冲带流体，铷同位素明显偏重（图1）。
该研究取得多项创新性认识：一是依托天然样品和质量守恒模型，定量约束俯冲带流体的铷同位素组成，弥补以往只能靠弧岩浆反推的研究短板；二是揭示水-岩相互作用是导致铷同位素显著分馏的重要机制；三是从流体端元角度解释部分弧岩浆δ⁸⁷Rb异常偏高的成因；四是结合沉积物熔体可产生偏轻铷同位素信号的认识，建立区分弧岩浆源区流体、熔体物质贡献的新示踪手段。
研究表明，水岩作用过程中，流体优先搬走“重铷”同位素，该同位素“指纹”可为追踪地球深部流体活动和地幔物质循环提供新依据。
该研究获得了国家自然科学基金（42203012、42273043）资助
相关论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703726005910。
