俯冲沉积物是抑制板片-岛弧碳循环的“过滤器” |李继磊等-EPSL

主要观点总结

本文探讨了地质历史上碳循环对地球气候和宜居性的控制作用，特别是在俯冲带碳循环中的作用。研究发现俯冲带调节地球内部与表层的碳交换，并影响了全球长期的碳循环。在弧前和弧下深度，俯冲板块将碳通过流体或熔体转移到地幔楔中，再返回地表完成循环。但研究发现释放的碳通量高于火山排放的碳通量，表明存在碳封存。研究指出，俯冲沉积物可能是碳封存的关键位置。中国科学家在西南天山高压-超高压变质带的研究中，发现沿方解石脉体两侧围岩发生显著的碳酸盐化现象，说明碳质流体在迁移过程中发生碳扣押作用。该研究调和了俯冲板片释放的碳通量与火山弧排放的碳通量之间的矛盾，揭示了俯冲过程中的碳迁移和再沉淀机制。

关键观点总结

关键观点1: 地质历史上的碳循环对地球气候和宜居性有重要作用。

俯冲带调节地球内部与表层的碳交换。

关键观点2: 俯冲板块通过变质脱碳作用等将大量碳转移到地幔楔中。

俯冲带在全球碳循环中扮演重要角色。

关键观点3: 研究表明释放的碳通量高于火山排放的碳通量，存在碳封存。

俯冲沉积物可能是碳封存的关键位置。

关键观点4: 中国科学家在天山高压-超高压变质带的研究中发现了沿方解石脉体两侧围岩的碳酸盐化现象。

揭示了碳质流体在迁移过程中的碳扣押作用。

关键观点5: 研究调和了俯冲板片释放的碳通量与火山弧排放的碳通量之间的矛盾。

提供了新的理解俯冲带中碳迁移路径、脱碳效率以及时间尺度的视角。

文章预览

地质历史上的碳循环在控制地球气候和维持地球宜居性方面发挥着关键作用。作为地球上最大的物质循环系统，俯冲带调节着地球内部与地球表层之间的碳交换，对全球长期的碳循环起着重要控制作用。板块俯冲通过沉积物、蚀变洋壳和蛇纹石化橄榄岩，将大量无机碳和有机碳输送到地幔深度。在弧前和弧下深度，俯冲板块会通过变质脱碳作用、碳酸盐溶解作用、部分熔融作用、底劈作用等，将大量碳通过流体或熔体的形式转移到上覆的地幔楔中，最终通过弧火山作用以CO 2 的形式返回地表，完成俯冲板片-岛弧C循环。 然而，C通量估算研究表明，在弧前和弧下深度从俯冲板片中释放的C通量超过了从弧火山排放的C通量。全球分岛弧碳通量计算显示，在许多活跃的俯冲带，仅通过变质脱碳作用在弧下深度释放的板片CO 2 释放量就已经高于对应岛弧的CO ………………………………