表層炭酸塩が重いホウ素同位体をマントル深部に輸送(Scientists Discover Surface Carbonates can Transport Heavy Boron Isotopes into Deep Mantle)

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2025-04-29 中国科学院(CAS)

Conceptual cartoon describing the generation of heavy-boron intraplate magmas (Image by IGCAS)

中国科学院地球化学研究所と南京地質古生物研究所の研究チームは、浙江省の新生代玄武岩を高精度で分析し、地表由来の炭酸塩が重いホウ素同位体(δ¹¹B)をマントル深部まで運搬していることを突き止めました。これにより、これまで海洋地殻や堆積物などが起源と考えられていた重いホウ素同位体の一部が、実際にはリサイクルされた炭酸塩鉱物に由来している可能性が示唆されました。炭酸塩はマントル遷移層(深さ410~660km)まで輸送され、地球深部での揮発性元素の循環に寄与していると考えられ、この発見は揮発性物質の深部輸送メカニズムやマントル進化の理解に重要な手がかりを提供します。

<関連情報>

プレート内玄武岩に含まれる重ホウ素同位体から、マントルでリサイクルされた炭酸塩が明らかになる Heavy boron isotopes in intraplate basalts reveal recycled carbonate in the mantle

Rong Xu, Yue Cai, Sarah Lambart, Chunfei Chen, […] , and Yongsheng Liu
Science Advances  Published:23 Apr 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.ads5104

Abstract

Recycling of surficial volatiles such as carbon into the mantle plays a fundamental role in modulating Earth’s habitability. However, slab devolatilization during subduction could prevent carbon from entering the deep mantle. Boron isotopes are excellent tracers of recycled volatiles, but correlations between boron isotopes and mantle heterogeneity indicators are rarely observed, thereby casting doubt that substantial amounts of volatiles and boron can be recycled into the deep mantle. Here, we show that boron isotopes in two different types of primitive continental intraplate basalts correlate well with mantle heterogeneity indicators, indicating contributions of various subducted crustal components. A common high-δ11B component shared by both types of basalts is best explained as recycled subducted carbonate rather than serpentinite. Our findings demonstrate that subducted carbonate carries heavy B into Earth’s deep mantle, and its recycling could account for the high-δ11B signatures observed in intraplate magmas and deeply sourced carbonatites.

1702地球物理及び地球化学
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