金伯利岩是一类富挥发分、强烈低硅的超镁铁质岩石,通常被认为来源于地幔深部(可达150–200 km以上),并因携带金刚石而备受关注。值得注意的是,金伯利岩在上升过程中通常经历了强烈的岩石圈混染作用,因此其整体成分往往表现为一种复杂的“混合物”。传统上,人们认为像金伯利岩、霞石岩和碱性玄武岩这类低硅地幔熔体,来源于成分差异显著的地幔源区,例如含有再循环洋壳或沉积物。然而,我校刘金高教授研究团队最新发表在 Earth and Planetary Science Letters 的研究表明,这一经典认识可能需要被重新审视。通过对全球55个金伯利岩样品的 Zn–Fe 稳定同位素分析,研究发现所有数据呈现出一个非常简单而统一的规律:Zn 同位素越重,Fe 同位素也越重。这种高度一致的正相关关系难以用复杂的多源混合来解释,也不需要额外的再循环碳酸盐或辉石岩的控制。相反,这些同位素变化可以很好地用原始金伯利岩熔体与克拉通岩石圈物质的混染作用来解释。
进一步分析表明,这一规律更符合一个简单而清晰的机制——部分熔融程度的变化:熔融程度越低,熔体同位素越“重”。因此,金伯利岩(极低程度部分熔融)表现出最重的Zn–Fe 同位素特征,而更高程度部分熔融形成的玄武岩则相对较轻。这一结果指向一个重要结论:这些看似差异巨大的低硅地幔熔体,很可能来源于同一个对流地幔源区,其差异主要由熔融深度以及岩石圈厚度等物理条件控制,而不必假设地幔本身具有强烈的成分不均一性。换句话说,低硅地幔熔体或许并非“多源混合”,而是“同源多演化”。

图1 金伯利岩及地幔岩浆的 Zn–Fe 同位素协同变化关系

图2 不同类型地幔熔体的Zn–Fe 同位素与部分熔融程度(Nb 指标)的关系
本工作在国家自然科学基金(42425302)、国家重点研发(2022YFF0801004, 2020YFA0714800)项目支持下,由开云电竞下载官网(北京)刘金高教授团队联合本校何永胜教授、吴天昊博士和多家国际合作单位(美国卡内基Giuliani研究员,加拿大阿尔伯塔大学Pearson教授,澳大利亚麦考瑞大学 Foley教授等)完成,研究成果发表在国际权威地学期刊《Earth and Planetary Science Letters》上:Cai, R.(蔡荣华)*, Giuliani, A., Sossi, P. A., Wu, T.-H.(吴天昊), He, Y.(何永胜), Pearson, D. G., Foley, S. F., Liu, J.(刘金高)*. 2026. A common mantle source for strongly silica-undersaturated magmas: Insights from Zn-Fe isotopes in kimberlites. Earth and Planetary Science Letters, 681, 119949.
全文链接:https://doi.org/10.1016/j.epsl.2026.119949