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俯冲带是地球上最大的物质循环体系。在俯冲过程中，沉积物、洋壳、地幔岩石圈和大陆地壳均可以发生深俯冲进入深部地幔。在地幔柱上升过程中，岩浆可以与俯冲的物质发生混合，进而形成具有各种地球化学性质的洋岛玄武岩。尽管洋岛玄武岩可以反映地幔的同位素组成差异特征，但是不同地幔源区的规模、成因和组成仍有待进一步研究。针对以上科学问题，为了更精细地追溯地幔端元的组成特征，美国加州大学圣巴巴拉分校地球科学系Adams等对萨摩亚熔岩（图1）单个单斜辉石晶体进行了高精度的Sr-Nd同位素分析和主微量元素分析。其中萨摩亚熔岩具有较为富集的Sr同位素组成，为典型EM地幔端元（图）。相关成果发表在NatureCommunications。图1西萨摩亚萨瓦伊岛的位置和本研究讨论样品的位置图西萨摩亚萨瓦伊岛单个单斜辉石及已发表全岩Sr-Nd同位素组成该研究分析的样品为海底熔岩，年龄为5Ma，取自西萨摩亚萨瓦伊岛（图1）。该研究对17个单斜辉石斑晶进行了系统的主量元素（电子探针）、微量元素（激光剥蚀）和Sr-Nd同位素分析（热电离质谱）。结果显示单斜辉石87Sr/86Sr变化范围为0.至0.，代表了洋岛玄武岩中最高的Sr同位素组成，其中9个单斜辉石样品进行了Nd同位素分析，Nd/Nd范围为0.至0.（图）。该研究基于已发表的全岩数据和新获得的单斜辉石数据进行了混合模拟讨论，该研究中有关混合的讨论均为不同岩浆之间的混合，并非地幔源区的混合（图）。模拟结果显示EM端元分异的硅质的、粗面质岩浆和更加初始的萨摩亚玄武岩岩浆混合可以形成所研究样品的全岩和单斜辉石Sr-Nd同位素特征（图）。图3展示了该研究获得的数据、以及邻近的萨摩亚群岛的熔岩样品、盾状熔岩和枕状玻璃的地球化学数据。在87Sr/86Sr与元素浓度图中，样品表现出明显的混合特征（图3）。该混合计算显示最富Si的熔岩样品具有约70-80%的EM分异的熔体和约0-30%的镁铁质熔体组成（图3）。该研究基于单斜辉石的元素环带，证明了岩浆的存留时间较短，可以保留混合岩浆的Sr-Nd同位素特征。图3样品Sr同位素组成和元素浓度相关图及混合曲线。绿色五角星代表EM分异的岩浆组成。
该研究进一步讨论了硅质、粗面质熔体的来源。前人研究指出异常地幔的低程度部分熔融、富CO熔流体与橄榄岩反应以及大尺度分离结晶可能是地幔中硅质熔体产生的主要原因。该研究提出古老的俯冲沉积物可以和地幔发生相互渗透和混合，如果该地幔源区发生部分熔融，则可以形成具有高放射成因87Sr/86Sr的硅质熔体。然而，该研究基于沉积物和橄榄岩的混合并没有得到粗面质熔体的特征，因此未来仍需开展更多有关部分熔融和分离结晶的工作。另外一种可能的方式是沉积物直接发生部分熔融，然后与镁铁质熔体发生混合，然而该模式需要进一步研究熔体上升的模式。
尽管如此，该研究获得的新的同位素组成有力地证明了萨摩亚地幔柱存在大量的再循环的陆源沉积物。由于富集地幔域在地理上与大的低横波速度省（LLSVPs）相对应，因此该研究进一步表明富集沉积物的地幔区域可以在LLSVPs中滞留较长的时间，并被地幔柱携带至地表。
该项研究近期发表在NatureCommunications上Adams,J.V.,Jackson,M.G.,Spera,F.J.,Price,A.A.,Byerly,B.L.,Seward,G.,Cottle,J.M.(01).ExtremeisotopicheterogeneityinSamoanclinopyroxenesconstrainssedimentrecycling.NatureCommunications,1(1),.
