铂族元素（PGE）不仅是地学研究中广泛使用的示踪元素，也是具有极高经济价值的贵金属。然而地壳中的铂族元素含量极低，绝大部分的PGE矿床都和地幔来源的岩浆有关。因此，地幔中PGE元素的活化迁移机制是探讨PGE矿床成因的基础。地幔中的PGE主要赋存于硫化物中，所以PGE的活动性主要取决于硫化物的稳定性。因为大部分PGE矿床都和板内苦橄岩有关，此前学者们多认为地幔高程度熔融可以将地幔硫化物都溶解在熔体中，从而促进PGE的活化迁移。然而硫化物在较高氧逸度条件下会转化成硫酸盐，从而释放出PGE。所以氧化地幔可能也是PGE活化迁移的一种机制。板块俯冲会将地表物质带回地幔。这些地表物质由于和大气的作用，往往具有更高的氧逸度。所以地表物质再循环可以局部升高地幔氧逸度。沉积碳酸盐岩是其中一类比较特殊的氧化性地表物质，而且它可以在俯冲带中幸存，返回到深部地幔。所以再循环沉积碳酸盐岩可能是地幔PGE活化的一个重要因素。

我们在达里湖新生代玄武岩中发现了很多碳酸岩质包体，其主要由微晶碳酸钙组成，同时也包含有单斜辉石、斜方辉石、尖晶石等典型地幔矿物。这些碳酸岩质包体整体上保留了沉积碳酸盐岩的主微量元素、同位素特征，所以它们是地表沉积碳酸盐岩再循环入地幔后的产物(Liu et al., 2015)。但是它们的PGE含量却比沉积碳酸盐岩高了三个数量级，而且187O/188Os比值也明显低于沉积碳酸盐岩（图一）。这些数据表明沉积碳酸盐岩进入地幔后虽没有受到地幔硅酸盐矿物的影响，但却明显受到了地幔硫化物的影响。

地幔硫化物可以有两种方式改变碳酸岩质包体的PGE含量：地幔硫化物可能仅是简单地机械混入到包体中，从而改变包体全岩的PGE含量。还有一种可能是硫化物已经被碳酸盐氧化成硫酸盐，从而将其中的PGE释放到包体中。我们设计了两个测试证实了硫化物已经被转换成了硫酸盐，而不仅是机械混入包体中。其一，我们用LA-ICP-MS原位测定了碳酸钙（内无硫化物）的成分，发现其Ni-Cu含量明显高于沉积碳酸盐岩，表明硫化物已经裂解，将其中Ni-Cu释放到了碳酸盐岩中。其二，现代测试技术可以分别测试样品中不同价态硫（如硫化物、单质硫、硫酸盐）的硫同位素组成。我们测定了包体中硫化物和硫酸盐的硫同位素组成。因为样品中硫化物含量极低，所以硫化物硫同位素组成没有测定出来。但是样品硫酸盐硫同位素组成为δ34S = 9.6‰ - 10.2‰，明显的低于沉积碳酸盐岩中硫酸盐的硫同位素组成（δ34S = 25-35 ‰）（图二）。因为地幔硫化物的δ34S值很低(δ34S = -1.4‰)，其转换而成的硫酸盐δ34S值仅为δ34S =1.8‰ - 4.8 ‰。所以包体中硫化物已经被氧化成了硫酸盐，从而明显降低了样品硫酸盐硫同位素值。因此，再循环沉积碳酸盐岩可极大提高铂族元素在地幔的活动性。

图一，达里湖碳酸岩质包体PGE含量及Os同位素组成。DLH CX为达里湖碳酸岩质包体；DLH PX为达里湖橄榄岩包体；NCC PX为华北克拉通橄榄岩包体；SC为沉积碳酸盐岩。

图二，沉积碳酸盐岩(a)及达里湖碳酸岩质包体(b)中硫酸盐硫同位素组成。

文章信息：He, D., Liu, Y., Moynier, F., Foley, S.F., Chen, C., 2020. Platinum group element mobilization in the mantle enhanced by recycled sedimentary carbonate. Earth and Planetary Science Letters 541 116262. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X20302053