近日，我所科研團(tuán)隊(duì)在柱-脊相互作用與地球深部碳循環(huán)研究中取得重要進(jìn)展，研究成果利于進(jìn)一步驗(yàn)證柱-脊相互作用過(guò)程，并完善地球深部碳循環(huán)的機(jī)制，也將為洋中脊地區(qū)的熱液成礦作用研究提供重要地質(zhì)背景資料。

開(kāi)展地球深部碳循環(huán)過(guò)程的研究有助于深入了解固體地球不同圈層之間的物質(zhì)循環(huán)。我所石學(xué)法研究員、鄢全樹(shù)研究員帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)黃方教授團(tuán)隊(duì)合作，對(duì)位于南大西洋中脊的玄武巖開(kāi)展了金屬穩(wěn)定同位素與放射性成因同位素聯(lián)合示蹤研究。研究發(fā)現(xiàn)，隨著來(lái)自軸旁圣赫勒拿地幔柱物質(zhì)貢獻(xiàn)量的增加，南大西洋中脊玄武巖的同位素組成逐漸向碳酸鹽端元演變（圖1），指示具有較輕鎂同位素組成且富集Sr-Nd-Hf-Pb同位素的南大西洋中脊玄武巖受到了圣赫勒拿地幔柱中碳酸鹽物質(zhì)的影響。研究建立了一個(gè)深部碳循環(huán)的概念模型，其中突出了脊-柱相互作用過(guò)程是古老俯沖碳從地幔柱向洋脊軸部搬運(yùn)的主要機(jī)制（圖2），為理解包括碳在內(nèi)的揮發(fā)分在地球圈層間的循環(huán)路徑提供了重要線索。

該研究成果近期發(fā)表于地球科學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《Geophysical Research Letters》，張海桃為第一作者，鄢全樹(shù)為通訊作者。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、嶗山實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目、中國(guó)大洋事務(wù)管理局項(xiàng)目及山東省泰山學(xué)者項(xiàng)目的支持。

論文鏈接：doi:10.1029/2024GL111125

圖1 研究區(qū)玄武巖Mg同位素與Sr-Nd-Hf-Pb同位素端元混合計(jì)算

圖2 從俯沖帶到核幔邊界經(jīng)地幔柱最終至洋中脊系統(tǒng)的地球深部碳循環(huán)模型