第八届青年地学论坛

       碳循环是研究地球宜居性的重要科学问题。地球表层的碳可以随大洋板片俯冲进入地球内部，并在地幔中经历溶解，熔融和变质脱碳过程，最终通过火山作用以CO₂的形式返回到地球表面。这样的深部碳循环过程控制着全球地壳-地幔-大气的演化，但目前还不清楚俯冲碳酸盐究竟能够被搬运到地球内部多深处，以及俯冲的地表碳是否可以在地球内部长期保存。
       基于此，本研究选择来自南大西洋St. Helena火山岛和南太平洋Cook-Austral岛链经典的HIMU(High m, m=²³⁸U/²⁰⁴Pb)型OIB样品进行了高精度锌(Zn)同位素分析。研究发现这些经典的HIMU型OIB样品的锌同位素数据组成相比正常地幔明显偏重，是迄今为止在新鲜大洋玄武岩中发现的锌同位素数据组成最重的样品。通过锌同位素与锇同位素(¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os)之间的相关性识别出偏重的锌同位素组成是地幔源区HIMU组分的固有特征，且与再循环物质有关。玄武岩源区HIMU组分比正常地幔偏重的锌同位素组成，结合其全岩和橄榄石中较高的Ca含量，指示HIMU组分起源于再循环碳酸盐沉积物。这一研究结果表明地表碳酸盐可以通过俯冲作用进入深部地幔，使得地表碳在地球深部长期保存，并最终被地幔柱携带至浅部地幔熔融贡献玄武岩浆的组成，实现地球深部与地球表层之间的碳循环。
 

HIMU组分,锌同位素,再循环碳酸盐,深部地幔