第九届青年地学论坛

俯冲带控制着全球碳循环。最近，越来越多的地球化学和地球物理观测发现弧前地幔楔中存在广泛的蛇纹岩碳酸化现象，这表明蛇纹石化地幔楔中可能存在显著的碳储量。在这里，我们实验研究了在对应弧前地幔楔的高压-温度（P-T）条件下，H₂O–CO₂–NaCl流体中的蛇纹岩碳酸化，以限制蛇纹岩碳化的反应程度（RE），从而估计弧前地幔楔形中的C储存量。我们发现蛇纹石与CO₂反应生成菱镁矿和滑石。时间序列实验表明，反应在48小时内达到平衡。我们的结果表明，RE随着P-T和X_CO2的增加而增加；而RE随着盐度的增加而显著降低，尤其是在低盐度（<10wt%）下，这可能归因于CO₂和H₂O活性（a_CO2 和 a_H2O）的降低、流体pH的变化以及菱镁矿在含盐流体中溶解度的增加。基于我们的实验数据，我们拟合了蛇纹石化地幔楔中蛇纹岩碳酸化RE的经验方程，然后根据P-T条件和地幔楔中的流体成分预测了合理的RE。我们发现，即使每个地幔楔中有少量的蛇纹石化（<0.1 vol%），15–100 km板状流体中42–82%的碳也可以通过蛇纹岩碳酸化作用沉淀为富镁碳酸盐，从而在全球地幔楔中封存5.0–9.8 Mt C/yr。碳酸蛇纹石中的一部分C可能储存在寒冷和停滞的楔角；而由于地幔楔的下拖和俯冲侵蚀，底部碳酸层中的一部分碳可能向深部迁移并导致弧火山喷发，这表明俯冲带中碳可能存在多阶段迁移。我们的结果为俯冲带的C循环和地震反应提供了新的线索。
 

俯冲带；地幔楔；碳循环；蛇纹岩碳酸化；反应程度；盐度