相较于浅表低温过程，高温岩浆过程对非传统稳定同位素的分馏较小。因此，非传统稳定同位素常用于示踪壳源物质的深部循环。其中，氧化还原反应以及其它表生过程造成了表生物质的Cu同位素组成具有较大的变化范围（图 1）。因此，地幔橄榄岩显著的δ⁶⁵Cu变化范围常被归结于再循环的地壳物质或者氧化性的地幔交代作用。然而，正常地幔的岩浆演化过程对Cu同位素组成的影响仍然缺乏清楚的认识。

图 1. 不同地质储库的铜同位素组成对比。a.表生流体Cu同位素组成；b.表生岩石Cu同位素组成；c-d.地幔岩及玄武岩Cu同位素组成。

因此我们选择了意大利造山带橄榄岩地体中的辉石岩脉来研究地幔岩浆自身迁移演化过程中Cu同位素的变化。这些辉石岩非常新鲜，富含大量硫化物（图 2），脉状产出，与围岩有不同程度交代反应，是地幔基性岩浆迁移演化过程中的分异产物。已有大量研究表明，原始岩浆没有表生氧化的循环物质加入。质量平衡计算表明98% 以上的Cu富集在硫化物中，这意味着全岩的Cu同位素组成代表在熔体迁移过程中从熔体分离堆晶出来的硫化物熔滴的Cu同位素组成。

图 2. a.辉石岩脉野外露头；b.辉石岩样品中的硫化物颗粒；c.辉石巨晶；d.硫化物镜下特征。

这些辉石岩具有覆盖已知地幔橄榄岩范围（包括交代橄榄岩）的δ65Cu值（-0.66 ~0.66‰）（图1）。其中3个来自同一条岩脉的样品，随着岩浆的演化，δ65Cu值变大（图2a）。虽然如此，所有样品的δ65Cu和岩浆演化指标（如：Mg# and Cu/Pd）之间并没有很好的线性关系。 这可能是不同的辉石岩样品经历了不同程度的硫化物分离结晶作用或者它们的母岩浆具有不同的Cu同位素组成，以及在迁移交代过程中受到了橄榄岩围岩不同程度的影响。此外，我们的模拟计算结果也显示岩浆自身迁移演化可以使岩浆及辉石岩堆晶的Cu同位素组成产生巨大的变化。因此，不需要循环地壳物质的加入或者氧化性交代作用，地幔基性岩浆的自身的分异演化及橄榄岩熔体反应就可以造成地幔岩石显著的Cu同位素变化。

图 3.Cu同位素和岩浆演化指标关系图。其中BM11-28是3个来自同一条辉石岩脉的样品（见图2）。

图 4.Cu同位素组成随岩浆迁移变化模式图。

文章信息：Zou, Z., Wang, Z., Li, M., Becker, H., Geng, X., Hu, Z., Lazarov, M., 2019. Copper Isotope Variations During Magmatic Migration in the Mantle: Insights From Mantle Pyroxenites in Balmuccia Peridotite Massif. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 124 (11): 11130-11149. https://doi.org/10.1029/2019JB017990