柯珊1,2刘盛遨2,3李王晔2,3杨蔚2,4滕方振2**
KE Shan1,2,L I U ShengA o2,3,L IW angY e2,3,YANG W e i2,4and TENG F angZhen2**
11中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京100083 21Isotope Laboratory,Depart m ent ofG eos ciences and A rkan s as C enter f or Sp ace and Planetary Sciences,Un i versity ofA rkansas,Fayett eville,AR72701 31中国科学院壳-幔物质与环境重点实验室，中国科学技术大学地球与空间科学学院，合肥230026
41中国科学院地质与地球物理研究所，岩石圈演化国家重点实验室，北京100029
11S tate K e y Labora tory of G eol og ic a l Processes and M inera lR esou rces,C hina Un iversit y of G eosciences,B eiji ng100083,Ch ina
21Isoto p e L abora t ory,D e pa rt m e n t o f G eoscie nces and Arkansa s C e n t er for Spa ce and P l ane t ary S ciences,Universit y of Arkansas,F ayette v ille, AR72701,USA
31CAS K e y Labora tory of C ru st-M an tle M a terials and Env ironm ents,School of E art h and Spa ce Sciences,Un i versit y o f S cience and Techn ology o f Ch ina,
H efe i230026,Ch i na
41S tate K e y Labora tory of L it hosph e ric Evolution,In stit u te of Geology and G e ophysics,Chinese A c ade my of S ciences,B eiji ng100029,Ch ina
2010-09-01收稿,2010-11-20改回1
K e S,L i u SA,L iW Y,Y ang W and Teng FZ120111Ad vances and app licat i on i n magnesi um isotope geoche m istry1A cta Pe trol ogica S i n ica,27(2):383-397
Abstrac t A s new g eo log ica l tracers,M g isotopes attract mo re and m ore a ttenti ons fro m i nterna ti ona l geo l og ists1G reat ach i eve m ents have been m ade i n the M g iso t ope geo che m i stry1R ecen t stud ies have been focusi ng on t w o aspects1F irst,M g i so top ic compositi ons of the m ajor te rrestr i a l reservo irs and chondr ites have been i nvestigated1Chondr ites and t he m antl e have hom og eneous and si m ilar M g iso t op i c compositi ons,w ith the average D26M g values of-0128?0106j and-0125?0107j,respectively1By contrast,the upper conti nen tal crust and hy
dro sphere are h i ghly hete rogeneous,w ith D26M g values va ry i ng fro m-4184j to+0192j and fro m-2193j to+1113j,respec tive l y1Second,studies on behav iors o fM g isotopes during geo l og ica l and physico che m ica l processes suggest that: (1)larg eM g iso t ope fractionation occurs du ri ng continenta lw eather i ng w ith heavy M g isotopes reta i ned i n t he wea t hered products and li ghtM g isotopes re l eased i nto t he hydrosphe re;(2)equ ili bri um M g isotope fracti ona ti on dur i ng m agm a d iffe renti a tion is li m ited;(3) si gnificant k i neticM g iso tope frac tiona tion occurs during che m i ca l and t her m a l d iffusi on at high te m peratures1Based on these studies, M g iso t opes have been used to trace accreti on of t he E art h and recycli ng of c rusta lm ate rials,and,i n the near future,m ay po tentiall y be appli ed to tracing che m i ca l evo l ution o f the conti nental crust and be used as geo l og ical ther m o m ete rs1
K ey word s M g i sotopes;N on-trad iti onal stab le i so topes;Iso t ope fractionation
摘要作为一种新兴的地质示踪剂,M g同位素正受到国际地学界日益广泛的关注。M g同位素地球化学研究已取得了巨大的进展，近期研究工作主要包括两个方面。首先，调查了地球各主要储库和陨石的M g同位素组成特征，结果表明陨石和地球地幔具有均一并且相似的M g同位素组成，平均D26M g值分别为-0128?0106j和-0125?0107j；相反，上地壳和水圈的M g同位素组成很不均一,D26M g值变化范围分别为-4184j~+0192j和-2193j~+1113j。其次，对一些地质和物理化学过程中M g同位素的分馏行 为进行研究，结果表明:(1)地表风化作用可以造成大的M g同位素分馏，导致重M g同位素残留在风化产物中而轻M g同位素进入水圈;(2)岩浆分异过程中M g同位素平衡分馏很小;(3)高温化学扩散和热扩散过程中M g 1000-0569/2011/027(02)-0383-97A cta P etro log ica Sinica岩石学报
* **本文受国家自然科学基金项目(40773013)、教育部博士点新教师基金项目(20070491518)、GP M R开放基金项目(GP M R0742)、美国Nati onal S ci ence Foundation(EAR-0838227)及阿肯州A rkansas Space Grant Consortiu m(SW19002)联合资助.
第一作者简介：柯珊，女,1975年，博士，讲师，岩石学专业
通讯作者：滕方振，男,1978年生，博士，助理教授，地球化学专业,E-m ai:l ft eng@uark.edu
同位素会发生显著的动力学分馏。基于这些研究成果,M g同位素体系已经被初步应用于示踪早期地球形成和壳内物质再循环等过程，并有望在不久的将来应用于示踪大陆地壳的化学演化和地质温度计等研究领域。
关键词M g同位素；非传统稳定同位素；同位素分馏
中图法分类号P597
1引言
M g是主要的造岩元素，广泛分布在地球各主要储库中
(表1)。地球中的M g绝大多数(>99%)存在于地幔中，是
地幔矿物橄榄石和辉石的主要组成元素。在深部地壳中,M g
主要存在于辉石、角闪石等矿物中；而在上地壳中,M g存在
王志 面对面于云母、角闪石等矿物中。M g也是大洋玄武岩的主要组分。
水圈中M g也是主要元素：河流水的M g含量变化可以从几
任莹莹十L m o l#L-1到4847L mo l#L-1(T urekian,1976;V illiers et
al.,2005;Brenot et al.,2008)；而海水中M g混合得比较均
一，其含量约为53000L m o l#L-1(T i pper et al.,2006a)。
M g有3个稳定同位素，分别是24M g、25M g和26M g。24M g
是相对丰度最高的同位素，占78199%,25M g和26M g分别占
10100%和11101%(R os m an and T ay lor,1998)。其中26M g
可以由短寿命放射性核素(short-li ved radionucli des)26A l衰
表1地球各圈层M g含量及M g同位素组成
T able1M g conten t and iso top i c co m pos ition i n reservo irs o f the
Earth结绳记事
储库辐照度
质量
(1022kg)
质量比
(%)
M g浓度/
M gO(w t%)
D26M g
(j)
水圈海水
河流
01201049
53000L m ol#L-1-0183?0107
几十L m ol#L-1到
4847mo l#L-1
-2193~+1113
上地壳11001252148%-4184~+0192下地壳11001257124%)
洋壳01601157173%-0125?0106地幔40413991338100%-0125?0107注：各储库的质量及质量比引自Yoder(1995)；海水M g的浓度引自T i pper et a l.,2006a；河流M g的浓度据Turek ian
(1976);V illi ers et a l.(2005)和B renot et a l.(2008)；上地壳
和下地壳M gO(w t%)引自Rudn ick and Gao(2003)；洋壳
M g O(w t%)引自T ayl or and M c Lennan(1985)；地幔M gO
(w t%)引自M cDonough and Sun(1995)；海水D26M g的均值
据Young and G al y(2004)、T i pper et a l.(2006a,2008a,
2010)、Yang e t a l.(2009)、L i et a l.(2010a)和Teng et a l.
(2010a,b)；河流D26M g的范围据Young and Gal y(2004)、Pears on et a l.(2006)、T i pper et a l.(2006a,b,2008a,
2010)、B renot et al.(2008)和Pogge von S trandm ann(2008);
上地壳D26M g的范围据Young and Galy(2004)、T i pper et a l.
(2006a)、B renot et al.(2008)、H i gg i ns and S c h rag(2010)、L i et a l.(2010a)；洋壳和地幔D26M g的均值引自Teng et a l.
(2010a)变而形成，这部分26M g被称为放射成因26M g。由于26A l的半衰期极短(0173M a)(G ray and C o m pston,1974;L ee and Papanastassiou,1974)，因此放射成因的26M g只在太阳系早期形成的物质中存在，如球粒陨石中的富Ca-A l包体(CA I, Ca-A-l rich i nc l usi on)和球粒(chondrule)。因此,26A-l26M g体系仅被应用于太阳系星云的形成及其早期演化等研究领域(M acPherson et a l.,1995)。
M g同位素之间存在较大的相对质量差，如26M g和24M g 间质量差可达8%。这种大的相对质量差使得很多地质过程中M g同位素能够发生显著的质量相关分馏，因而M g同位素是潜在的地球化学/示踪剂0。然而，由于早期实验技术和分析方法的限制，以往M g同位素的测量精度仅为约1j或更差，因而无法有效识别地质样品中M g同位素组成的变化，使得M g同位素地球化学示踪一直未能得到广泛的应用。近年来，随着同位素分析技术的发展，尤其是多接收电感耦合等离子体质谱仪(M C-ICP M S,mu lt-i co llector i nducti ve l y coup led plas m a m ass spectrom etry)的应用,M g同位素测试精度较以前提高了一个数量级，普遍可达011j(2SD)或更高(H and l er et a l.,2009;Y ang et al.,2009;Bourdon et al., 2010;L i et al.,2010a;L i u et al.,2010;T eng et a l.,2007, 2010a,b)。基于这一分析技术，近年来学者们开展了大量的M g同位素研究，基本查明了地球各主要储库的M g同位素组成，并在此基础上就M g同位素地球化学示踪相关应用进行了初步探讨。已在如下方面取得了重要进展:¹陨石和地球主要储库(
地幔、上地壳、海水、河流等)的M g同位素组成(N o r man et al.,2006;T i ppe r et al.,2006a,b,2008a; T eng et al.,2007,2010a,b;W iechert and H alliday,2007; Brenot et al.,2008;Pogge von Strand m ann et al.,2008;
H andler et al.,2009;Y ang et al.,2009;L i et al.,2010a;L iu et al.,2010),º岩浆分异和地表风化等地质过程中M g同位素的分馏行为(G a l y et al.,2002;T i pper et al.,2006a,b; T eng et al.,2007,2010a,b;Y ang et al.,2009;L i et al., 2010a;L i u et al.,2010),»M g同位素再循环(Shen et al., 2009;L i et al.,2010a;T eng et al.,2010b)及¼化学扩散和热扩散过程中M g同位素分馏的实验研究等(R i chter et al., 2003,2008,2009a,b;Huang et al.,2009a,2010)。
作为同位素地球化学研究的一个新领域，尽管国内已开展的系统性M g同位素研究工作还较少(王桂琴,2006；何学贤等,2008a；李世珍等,2008)，但是M g同位素已经引起了广泛的关注(朱祥坤等,2005；张宏福等,2007；葛璐和蒋少涌,2008；何学贤等,2008b)。为进一步推动M g同位素研究工作在我国的发展，本文系统回顾了近年来，尤其是最
384A cta P etro log ica Sinica岩石学报2011,27(2)
近三、四年以来,M g同位素研究在地球化学领域所取得的重要进展，供感兴趣的专家、学者参考和借鉴。本文首先介绍陨石和地球各主要储库的M g同位素组成，然后讨论相关地质过程中的M g同位素分
馏行为及其机制，最后对潜在的M g 同位素地质应用提出了展望。放射成因M g同位素以及生物过程中M g同位素分馏将不在此讨论。
2M g同位素测试方法
211M g同位素质谱分析技术
早期分析M g同位素组成使用的是热电离质谱(T I M S, therma l i on izati on m ass spec trom etry;G ray and Compst on, 1974;Lee and P apanastassi ou,1974)，该方法不仅过程复杂，耗时长，而且质谱分析过程中伴随的显著同位素分馏导致分析精度低，约为1j或更差。这一精度与地质样品M g同位素组成的变化相当，因而无法有效识别地球各种储库间可能存在的M g同位素组成变化和地质过程中可能发生的M g同位素分馏，制约了M g同位素研究工作的开展。
G a ly et al.(2001)首次使用M C-I CP M S分析M g同位素组成。该分析技术不仅大大缩短了测试时间，而且大幅度提高了测试精度。例如溶液法M C-ICPM S分析26M g的精度普遍可达011j(2SD)，较T I M S分析技术提高了一个数量级。目前，在美国阿肯大学地质系同位素实验室,M g同位素分析的外部精度已提高到0107j(2SD;L i et al.,2010a;L iu et al.,2010;T eng et al.,2010a,b)。同其它质谱仪一样, M C-ICP M S分析样品M g同位素组成的过程中也存在仪器引起的分馏效应，从而影响分析结果的准确性。实践中通常采用/样品-标样交叉技术(standa rd-sa m ple bracke ti ng technique)0进行校正，使获
得的样品分析数值更接近其真值。该方法是在分析每一个未知样品的前后分别分析一次已知M g同位素组成的标准，并尽可能地保证样品溶液与所分析的标准中M g的浓度和介质酸的浓度一致。假定分析周期内仪器引起的分馏效应的大小程度不随时间变化，用标样实测值与理论值(或推荐值)之间的差异来校正仪器引起的分馏效应，对样品的实测值进行相应的校正就可以获得其准确的M g同位素组成。这一方法已被广泛应用于非传统稳定同位素研究中(A l barede and Beard,2004)。
Y oung et al.(2002,2009)、N o r m an et al.(2006)和Pearson et al.(2006)利用激光剥蚀结合多接收等离子体质谱(LA-M C-ICP M S)分析天体和地幔中橄榄石、辉石、石榴子石等矿物的M g同位素组成。相较于溶液法，虽然该方法具有进行矿物颗粒尺度原位分析的优势，但其精度较低,26 M g/24M g的测量精度最好仅能达到0.2j(2SD)，并且其准确度尚无法保证(详见4.2节)。
212M g的化学分离
由于M g的原子量较小，在M C-I CP M S测试过程中易受到基质效应(m a trix effect)的影响。基质元素(如N a、Ca、A l、Fe等)的存在会降低M g离子化的效率并导致质量分馏，从而影响M g同位素比值的测量结果，并且不同元素的影响程度不一(G a l y et al.,2001;Chang et al.,2003；何学贤等, 2008a;H uang et al.,2009b;T eng et al.,2010a)。所以在M C-ICP M S分析过程中，除了来自空气、载气和硝酸等杂质的影响(G aly et al.,2001；何学贤等,2008a)难以避免外，在前期化学分离和纯化过程中，要求
样品溶液中M g的纯度尽可能的接近100%，从而最大程度降低基质元素的影响。M g分离纯化的过程是通过阳离子交换谱实现的。不同的实验室样品处理和M g分离提纯的具体方法有所不同，如使用的树脂有AG50-X12(200~400目)(G aly et al.,2003；何学贤等,2008a;Bo l ou-B i et al.,2009;Huang et al.,2009b; Y oung et al.,2009)和AG50-X8(200~400目)(T eng et al., 2007,2010a,b;Y ang et al.,2009;D auphas et al.,2010;L i et al.,2010a;L i u et al.,2010)；淋洗液有HC l(如Chang et al.,2003；何学贤等,2008a;Bo l ou-B i et al.,2009)和HNO
3 (如T eng et al.,2007,2010a,b;Y ang et al.,2009;H uang et al.,2009b;D auphas et al.,2010;L i et al.,2010a;L i u et al., 2010)。此外，由于利用离子交换柱分离纯化M g的过程中也会产生显著的M g同位素分馏(Chang et al.,2003;T eng et al.,2007)，因此分离纯化过程要求M g的回收率接近100%。
213M g同位素的表示方法及标样
与其它稳定同位素的表示方法类似,M g同位素也是用D x M g表示样品与标样之间的同位素差异:
D x M g=[(x M g/24M g)
样品
/(x M g/24M g)
标样
-1]@1000其中x为25或26，单位是j，标样为美国国家标准技术研究院(N IST,the N ati ona l Instit u te o f Standards and T echno l ogy)的S RM980(金属M g)或以列死海镁业公司(D ead Sea M agnesi um L td1)的DS M3(纯M g,G a l y et al.,
2003)。两相A,B之间D x M g值的差用$x M g
A-B
表示，在平衡条件下它是两相之间M g同位素分馏值(1000l n A)的近似。
研究发现标样SRM980的M g同位素组成很不均一，如不同时间配制的SR M980标准溶液,M g同位素组成明显不同(朱祥坤等,2005)，尤其是当金属颗粒小于10m g时，颗粒越小，不均一性越明显(G a ly et al.,2003)。由此,G aly et al. (2003)采用和推荐了新的国际标样D S M3。它是将10g纯
半人马酋长
M g金属溶解在1L013N HNO
3
中，制备成1%M g溶液后分发到世界各地实验室，因此防止了M g同位素不均一性的发生。尽管SRM980同位素组成不均一，所幸以前报道的大多数数据所使用的SRM980标样均是由牛津大学地球科学系同一批制备的，称为S RM980_O。S RM980_O与DS M3标准的换算关系如下:
D x M g Sa m ple
DSM3
=D x M g Sample
SR M980_O
+D x M g SRM980_O
DSM3
+
01001D x M g Sa mp le
SRM980_O
D x M g SRM980_O
DSM3
其中x为25或26,D25M g SRM980_O
DS M3
=-11744,D26M g SRM980_O
DSM3
385
柯珊等：镁同位素地球化学研究新进展及其应用
=-31405，从S RM 980_O 转换到DS M 3时,D x
M g 值有
01001j 的误差(G aly et al .,2003)。
3 陨石的M g 同位素组成
不同类型的陨石代表了太阳系形成和早期演化不同阶段的产物。其中，球粒陨石形成于太阳星云的冷凝吸积过程，没有经历后期的熔融分异作用。因此研究它们可以了解早期太阳系的形成和演化(Scott and K ro t ,2003)。例如，球粒陨石的氧同位素研究对于人们认识太阳星云的形成和演化起到了极其重要的作用(C layton ,2003)。
M g 是中等挥发性元素,M g 同位素在球粒陨石中的球粒和CA I 中变化非常大(例如C lay ton et al .,1988;R i chter et al .,2002)，表明在太阳星云冷凝吸积(condensati on)和蒸发(evaporati on)过程中可产生非常大的同位素分馏。而不同类型的球粒陨石中球粒和CA I 的相对含量变化非常大(H utch ison ,2004)，因此，理论上不同类型的球粒陨石可能具有显著不同的M g 同位素组成。
前人已经对各种类型的球粒陨石开展了大量的研究(Y oung and G a l y ,
2004;Baker et al .,2005;T eng et al .,
2007;W iechert and H a lli day ,
2007;
Y ang et al .,
2009;
Bourdon et al .,2010)。不同实验室获得的球粒陨石M g 同位素数据显示球粒陨石的M g 同位素组成确实存在一定的变化
(图1a)。其D 26M g 的变化范围为-0149j ~+0106j ，平均
值为-0126?0125j (2SD ,n =29)(Y oung and G a l y ,2004;Baker et al .,2005;T eng et al .,2007;W iechert andH alli day ,2007;Y ang et al .,2009;Bourdon et al .,2010)，这一结果似乎证明了理论预测，即球粒陨石的M g 同位素组成存在一定的变化。然而，这种变化也可能是不同实验室分析结果之间存在系统偏差造成的。为彻底解决这一问题,T eng et al .(2010a)系统研究了各种类型的球粒陨石，包括碳质球粒陨石(C I ,C M,CO 和CV )，普通球粒陨石(L,LL 和H )以及顽辉石球粒陨石(E H 和EL )。研究结果显示所有球粒陨石的M g 同位素组成非常均一(图1b)，其D 26
M g 的变化范围非常小(-0135j ~-0120j )，平均值为-0128?0106j (2SD,n =38)，证明球粒陨石的M g 同位素组成是均一的。这表明虽然在矿物尺度范围内,M g 同位素组成非常不均一(例如CA I 和球粒有不同M g 同位素组成)，但是在全岩尺度上,M g 同位素组成是非常均一的。这种全岩尺度的均一性表明M g 同位素在太阳星云形成过程和球粒陨石母体演化过程中都没有发生显著分馏。
4 地球储库M g 同位素组成
411 水圈的M g 同位素组成
地球不同于其他行星的主要特征之一是地球上有丰富
的水，全球约有四分之三的表面积覆盖着水，因而地球有/水
图1 球粒陨石的D 26
M g (j )分布直方图
(a)-除T eng et al .(2010a)外的所有已发表数据1数据来源:Y oung and Galy (2004),Baker et al .(2005),Teng e t a l .(2007,2010a),W i echert and H alli day(2007),Y ang et a l .(2009),Bou rdon et al .(2010);(b)-Teng et al .(2010a)的数据
F i g .1 H ist og ram s of D 26M g(j )i n chondr ites
(a)-A ll data except Teng et a l .(2010a)1Data are fro m Young and G al y (2004),B aker et al .(2005),Teng et al .(2007,2010a),W iechert and H alli day (2007),Y ang et a l .(2009)and Bourdon e t al .(2010);(b )-Data f ro m Teng et a l .(2010a)
的行星0之称。自然界中海水约占地球水的97%，陆地水约占3%(其中主要是冰川水，约占陆地水的70%)。
数据清洗对全球不同地区海水样品的研究表明现今的海水具有非常均一的M g 同位素组成(Chang et al .,2003;Y oung and G a ly ,2004;
P earson et al .,
2006;T ipper et al .,
2006a ,
2008a ,2010;Y ang et al .,2009;H i gg i ns and Schrag ,2010;
L i et al .,2010a ;T eng et al .,2010a ,b)，其D 26M g 的变化范
围为-0187j ~-0175j ，平均值为-0183?0107j (2SD,n =25)(图2a)。这种均一的同位素组成与M g 在海水中具有较长(大于10M a)的居留时间相一致(L ,i 1982)，表明M g 在海水中已经充分混合并达到同位素组成均一。
386A cta P etro log ica Sinica 岩石学报2011,27(2)
图2海水(a)和陆地水(b)的D26M g(j)分布直方图
数据来源:Chang et a l.(2003),Y oung and G al y(2004),Pearson et al.(2006),T ipp er e t a l.(2006a,b,2008a,2010),B renot et a l. (2008),Pogge von S trandm ann(2008),Yang et a l.(2009),H i ggi ns and S c h rag(2010),L i e t a l.(2010a),T eng et a l.(2010a,b)
F ig.2H istogra m s of D26M g(j)o f sea w ater(a)and conti nental w aters(b)
Data are from Chang et a l.(2003),Young and Gal y(2004),Pearson et al.(2006),T ipp er e t al.(2006a,b,2008,2010),B renot et a l. (2008),Pogge von S trandm ann1(2008);Yang et al.(2009), H i gg i ns and Schrag(2010),Li e t a l.(2010a)and T eng e t a l. (2010a,b)
与海水不同，陆地水(河水、雨水和孔隙水)的M g同位素组成是极其不均一的(图2b)，其D26M g值(-2193j~+ 1113j,n=217)的变化范围超过4j，在的范围内变化(Young and G a l y,2004;T ipper et al.,2006a,b,2008a, 2010;Brenot et al.,2008;Pogge von Strand m ann1,2008;
H i gg i ns and Schrag,2010)。一般地，流经不同岩性岩石(例如，硅酸岩和碳酸盐岩)的河流水具有不同的M g同位素组成(例如T i pper et al.,2006a)，表明河水的M g同位素组成一定程度上由其流经的岩性岩石性质所决定。例如，流经喜马拉雅-青藏高原的河水的D26M g值变化从-2108j到-0105j(T i pper et al.,2008a)，长江水的D26M g值变化从-1145j到-0191j(T ipper et al.,2006a)，流经南美的主要河流D26M g值变化从-1170j到-0165j(T i pper et al., 2006a)。除此之外，河水的M g同位素组成也受地表风化过程中M g同位素分馏作用的影响。总体来看，海水和绝大部分河水都具有比地幔更轻的M g同位素组成，这可能是风化过程中M g同位素发生显著分馏的结果。详细的讨论见611节。
412地幔的M g同位素组成
地幔是地球最大的化学储库，约占地球总体积的82%，总质量的65%，地球中>99%的M g存在于地幔中。因此，地幔的平均M g同位素组成基本上代表了地球的M g同位素组成。将地球的M g同位素组成与陨石的M g同位素组成进行比较，对研究地球的早期形成与演化有着重要的意义(N or m an et al.,2006;W i echert and H a lli day,2007)。
地幔M g同位素研究中的三个关键科学问题是:(1)地幔的主要矿物橄榄石和辉石之间是否存在M g同位素分馏;
(2)地幔的M g同位素组成是否均一;(3)地幔的M g同位素组成是否与球粒陨石相同。通过近几年开展的大量研究，学者们对这三个科学问题已经基本达到共识。针对第一个问题,H and ler et al.(2009)和Y ang et al.(2009)分别在不同的实验室对不同地区地幔橄榄岩中的橄榄石和辉石进行了M g 同位素研究，结果都显示共生的橄榄石和辉石间的M g同位素分馏小于现有的分析精度(?011j,2S D)，表明橄榄石和辉石在地幔温度下的平衡同位素分馏在现有的分析精度下可以忽略。
针对后两个科学问题，学者们对地幔橄榄岩和玄武岩(N or m an et al.,2006;Pearson et al.,2006;T eng et al., 2007,2010a;W i eche rt and H a lli day,2007;H andler et al., 2009;Y ang et al.,2009;Bourdon et al.,2010)开展了大量的研究。所报道的橄榄岩包体来自世界各地，包括澳大利亚(N or m an et al.,2006;H and l er et al.,2009;T eng et al., 2010a)，格陵兰(N or m an et al.,2006;H andler et al.,200
9)，美国(Pearson et al.,2006;W iechert and H a lliday,2007; Chakrabarti and Jacobsen,2010;T eng et al.,2010a)，俄罗斯(W i echert and H a lli day,2007)，南极洲(H andler et al., 2009)，中国(Y ang et al.,2009;T eng et al.,2010a)，法国(T eng et al.,2010a)等地。除了两项工作外(见后两段)，其他学者对全球分布橄榄岩的M g同位素进行了大量详细的研究(Y oung and G a l y,2004;B izzarro et al.,2005;T hrane et al.,2006;T eng et al.,2007,2010a;W i echert and H alliday, 2007;T ipper et al.,2008b;H and l e r et al.,2009;H uang et al.,2009b;Y ang et al.,2009;Bourdon et al.,2010)，并获得了一致的结果(D26M g=-0148j~+0106j，平均值为
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柯珊等：镁同位素地球化学研究新进展及其应用
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