中科院最新研究揭示：俯冲带岩浆氧逸度与蛇纹岩的神秘联系
中科院最新研究揭示：俯冲带岩浆氧逸度与蛇纹岩的神秘联系
近日，中国科学院海洋研究所曾志刚课题组在国际知名期刊《科学进展》（Science Advances）上发表了一项重要研究成果，揭示了俯冲蛇纹岩对全球弧岩浆氧逸度的关键影响。这一发现不仅深化了我们对地球深部物质循环的理解，也为研究火山活动、矿产形成等提供了新的线索。
为什么研究俯冲带岩浆氧逸度？
俯冲带是地球板块相互碰撞的区域，这里发生的物质交换和能量释放对地球环境和人类生活有着深远影响。氧逸度，简单来说就是环境中氧气的活性程度，它在地质过程中扮演着重要角色。比如，高氧逸度的岩浆更容易释放二氧化硫，影响气候变化；而特定的氧逸度条件还能促进金属矿床的形成。
如何测定氧逸度？
研究团队采用了多种创新方法来测定氧逸度。他们发现，铜（Cu）在岩浆中的行为与氧逸度密切相关，因此通过分析岩浆演化过程中铜的富集或亏损程度（记作△Cu），可以间接反映氧逸度的高低。此外，他们还利用实验岩石学方法，通过钒（V）与镱（Yb）的比值（V/Yb）来指示氧逸度。钒是一种变价元素，对氧化还原条件非常敏感，而镱则不受氧化还原影响，因此V/Yb比值能准确反映氧逸度的变化。
俯冲蛇纹岩的“秘密”
蛇纹岩是一种在海底形成的特殊岩石，富含水、卤素、稀有气体等多种元素，是俯冲带流体的重要来源。研究团队通过分析全球俯冲带数据，发现蛇纹岩与弧岩浆氧逸度之间存在显著关联。具体来说，他们利用硼同位素（δ11B）和B/Nb比值作为蛇纹岩的指示剂，发现这些指标与氧逸度指标（△Cu、V/Yb）在全球尺度上呈现良好的正相关关系。这一发现首次证实了俯冲蛇纹岩对弧岩浆氧逸度具有重要控制作用。
不同俯冲带的差异
更有趣的是，研究还发现全球原始弧岩浆的氧逸度并非均匀一致。大陆弧（如安第斯山脉）和洋内弧（如日本群岛）的氧逸度存在明显差异。这种差异与俯冲板片的温度、角度等因素密切相关。在大陆弧地区，由于俯冲板片较年轻、温度较高且俯冲角度较小，蛇纹岩可能在早期就释放了氧化性流体，导致真正进入弧下地幔的氧化性物质较少，从而使大陆弧岩浆的氧逸度相对较低。
这项研究的意义
这一发现对理解地球深部物质循环和板块构造理论具有重要意义。它不仅揭示了俯冲带流体的重要来源，还为研究火山活动、矿产形成等提供了新的视角。例如，氧逸度的差异可能影响火山喷发的类型和强度，而特定的氧逸度条件则可能促进金属矿床的形成。此外，这项研究还为进一步探索地球早期演化和生命起源提供了新的线索。
中国科学院海洋研究所作为该成果的第一完成单位，展示了我国在地球科学研究领域的实力。这一研究成果不仅丰富了我们对地球化学循环的认识，也为未来相关领域的研究开辟了新的方向。