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我國科學家首次在南海發現巖石圈“脫碳換骨”的秘密

來源: 網絡整理 作者: 網絡 發布時間:2017-02-13 12:00:43

我國科學家首次在南海發現巖石圈“脫碳換骨”的秘密

  地幔是地球上最大的“碳儲庫”,封存了地球上絕大部分的碳。通過大洋鉆探,我國科學家首次在南海發現巖石圈“脫碳換骨”的秘密:南海地幔深部存在一種高度富碳的新型巖漿,可在巖石圈的作用下“脫碳”,連續轉化為堿性玄武巖。

  地球是由大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈等圈層有機組成的一個整體,碳元素在這些圈層之間循環運動。研究全球碳循環,對于理解現今及未來大氣圈層的二氧化碳濃度及變化趨勢至關重要,與人類賴以生存的環境息息相關。

  我國科學家南海大洋鉆探的這一新發現,打開了揭秘地球深部碳循環一扇新的窗戶,將大大推動有關深部碳對巖漿活動、地表環境的影響等相關研究。

  據這項研究負責人、中國科學院海洋研究所張國良研究員介紹,2014年,在第二次南海大洋鉆探IODP 349航次中,“決心”號在南海深水海盆、約4000米深的海底,成功鉆取到火山角礫。

  航次后,中外科學家合作對這些珍貴樣品進行了地球化學、同位素化學和礦物學的深入研究,證明了這是一種新型的、硅含量很高的碳酸質母巖漿。這種巖漿從深部地幔上升并和巖石圈相互作用后,脫“碳”換骨,就變成了很常見的堿性玄武巖。

  碳酸巖作為一種巖漿,過去早已被科學家發現過,但這些碳酸巖的硅含量很低,與實驗室里推算的原始高硅碳酸巖巖漿是矛盾的。因此,科學家推測:也許已發現的低硅碳酸巖巖漿并不是地幔直接產生的,而很可能是由富碳酸巖的母巖漿演化而成的。

  “這種母巖漿只在實驗室里出現過,到底是否真實存在于地球上,一直是個謎。通過在南海深部鉆探,首次發現硅含量很高的碳酸鹽母巖漿,證明了科學家的推測。”張國良說,“更為重要的是:我們在南海首次發現的這種新類型巖漿,構成了一個從富硅碳酸巖至堿性玄武巖的連續變化,出現了一個過去研究從未想到的事實:堿性玄武巖可以由碳酸巖母巖漿演化而成。”

  他帶領課題組進一步推測認為,地球內部可能存在大量這種新類型的母巖漿,只是這種巖漿上升并經過巖石圈后,脫“碳”換骨,把自己變成了很常見的堿性玄武巖。而且,巖石圈越厚,脫碳能力就越強。因此,通過脫去大量二氧化碳,巖石圈起到了阻止二氧化碳遷出地表的重大作用,仿佛一道“天然屏障”,保護了人類賴以生存的地表環境。

  這一發現還表明南海深部存在一個異常的地幔區域。“堿性玄武巖在全球大洋中分布十分廣泛,全球海山大多由堿性玄武巖組成。但南海是第一個發現碳酸質母巖漿的地方,全球有多少堿性玄武巖是來自這種碳酸質巖漿?這是一個涉及深部碳循環以及地球內、外相互作用的重大科學問題。”張國良說。

  業內專家認為,我國科學家在南海的這項最新發現,對于進一步認識二氧化碳在巖漿起源和演化中的作用,也具有重要科學意義。

  近日,國際知名學術期刊《自然—地球科學》已在線刊登了這項南海大洋鉆探的最新發現。該項研究得到中國科學院戰略性先導科技專項(海洋專項)和國家優秀青年科學基金的共同資助。

    責任編輯:網絡
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