霞石岩是一类典型的幔源强碱性火山岩。近年来，以中国东部霞石岩为代表的霞石岩，其元素地球化学特征（如高Ca/Al比、Zr-Hf-Ti负异常等）与实验碳酸盐熔体、天然火成碳酸岩具有相似性，Mg-Zn同位素上也呈现显著的碳酸盐信号，因此被认为形成于富碳地幔源区。然而，这一富碳地幔源区的具体岩性特征仍存较大争议：究竟是碳酸盐熔/流体交代的碳酸盐化橄榄岩，还是与俯冲地壳物质直接相关的含碳酸盐榴辉岩？二者反映了截然不同的地壳再循环机制。为解决这一科学问题，“幔游”课题组以Fe金属稳定同位素为切入点，对山东地区蓬莱老黑山、烟台马山、栖霞方山和无棣大山四座新生代霞石质火山的样品开展了系统的Fe同位素分析，结合其Fe3+/ΣFe比值，探讨了引起上述霞石岩Fe同位素变化的主要原因。
研究表明，山东霞石岩的δ57Fe值为0.24‰～0.37‰，明显高于洋中脊玄武岩（MORB; 0.16±0.04‰），与中国东部其他霞石岩的重Fe同位素特征一致。在系统评估并排除岩浆期后蚀变、分离结晶以及硫化物溶解等因素的影响之后，研究认为其Fe同位素主要记录了地幔源区的信息。为进一步评估这些Fe同位素变化的诱因，究竟是地幔源区岩性的差异，还是氧化还原状态的影响，课题组基于新发表的矿物Fe–O键常数进行了定量模拟。计算结果表明，如果是传统的橄榄岩源区，仅靠氧化还原状态的影响，并不足以形成山东霞石岩观察到的重Fe同位素特征（图1A）。地幔岩性的转变，也即是再循环榴辉岩的直接影响，对霞石岩Fe同位素偏重的特征具有重要作用。山东霞石岩Fe同位素与Zn/Fe比等元素比值的协变趋势（图1B），也进一步佐证了这一认识。
图1 (A) 不同氧逸度下橄榄岩与榴辉岩部分熔融产生的Fe同位素分馏效应（计算模拟结果）；(B) 山东霞石岩的Fe同位素与Zn/Fe比值的协变变化
上述研究确立了Fe同位素作为区分“碳酸盐化橄榄岩”与“含碳酸盐榴辉岩”两类地幔岩性的示踪潜力，相关成果以"Fe isotopes reveal a carbonate-bearing eclogitic source for the Shandong nephelinites"为题，发表在国际地球科学期刊Chemical Geology上。“幔游”课题组施金华博士为论文第一作者，曾罡教授为通讯作者，陈立辉教授、王小均副教授、赵键和于浩远参与本次研究。研究得到国家自然科学基金项目（42322202）、中央高校基本科研业务费专项（2024300389, 2024300249）以及湖北省自然科学基金项目（2025AFB428, 2023AFD209）的资助和支持。
论文信息：
Shi, J.-H., Zeng, G.*, Chen, L.-H., Wang, X.-J., Zhao, J., Yu, H.-Y. (2026). Fe isotopes reveal a carbonate-bearing eclogitic source for the Shandong nephelinites. Chemical Geology, 723, 123697.
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2026.123697