瑞士日内瓦大学&中科院最新研究：俯冲带岩浆氧逸度测量技术突破

瑞士日内瓦大学&中科院最新研究：俯冲带岩浆氧逸度测量技术突破

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科学网

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来源

1.

https://wap.sciencenet.cn/blog-41174-1406866.html

2.

http://www.igg.cas.cn/xwzx/cutting_edge/201911/t20191105_5422122.html

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https://news.sciencenet.cn/htmlpaper/2022/1/20221115514326869064.shtm

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https://www.sciengine.com/doi/10.1360/SSTe-2019-0313

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http://www.ysxb.ac.cn/article/doi/10.18654/1000-0569/2023.09.16?viewType=HTML

俯冲带是地球板块构造中最为活跃的区域之一，涉及火山活动、地震和物质循环等重要地质过程。近年来，瑞士日内瓦大学和中国科学院在俯冲带岩浆氧逸度测量技术方面取得重要突破，为理解地球深部物质循环和环境演化提供了新的视角。

氧逸度是衡量地质环境中氧化还原状态的重要参数，对火山喷发类型、气体释放以及金属矿床形成等具有重要影响。在俯冲带，氧逸度的变化可以反映深部物质循环和地幔氧化还原状态的演化，是连接地球内部过程与表生环境的关键指标。

瑞士日内瓦大学的Farsang and Zajacz团队在Nature Geoscience发表重要成果，通过新颖实验确定了弧岩浆流体中的主要硫物种。这一技术突破主要体现在以下几个方面：

1. 技术创新：研究团队开发了一种新的实验装置，能够在高温高压条件下精确测量岩浆流体中的硫物种。这种装置能够模拟俯冲带深部的极端环境，为氧逸度测量提供了更准确的数据支持。

2. 应用价值：通过分析硫物种的含量和形态，研究人员能够推断出岩浆的氧逸度状态。这一技术对于监测火山活动具有重要意义，因为高氧逸度岩浆通常含有更多的SO₂，而低氧逸度岩浆则以H₂S为主。SO₂的释放量直接影响火山喷发对气候的冷却效应，因此该技术有助于预测火山喷发对全球气候的影响。

3. 环境监测：氧逸度还影响着地球深部碳循环。通过监测俯冲带岩浆的氧逸度，科学家可以更好地理解碳在地球内部的储存和释放机制，这对于评估全球气候变化具有重要参考价值。

中国科学院海洋地质与环境重点实验室研究员曾志刚课题组在《科学进展》发表的研究揭示了俯冲蛇纹岩对全球弧岩浆氧逸度的重要控制作用。研究团队通过分析全球俯冲带数据，发现了以下关键发现：

1. 氧逸度指标：研究团队采用Cu的富集程度（△Cu）和V/Yb比值作为氧逸度指标。V/Yb比值优于传统的V/Ti比值，因为它不受地幔部分熔融程度和地幔亏损程度的影响。

2. 蛇纹岩影响：通过硼同位素（δ11B）和B/Nb比值作为俯冲蛇纹岩的指示剂，研究人员发现氧逸度指标与蛇纹岩输入之间存在显著的正相关关系。这一发现首次从全球尺度证实了蛇纹岩对弧岩浆氧逸度的控制作用。

3. 大陆弧与洋内弧差异：研究还发现，大陆弧岩浆可能比洋内弧岩浆具有更低的氧逸度。这种差异主要由俯冲板片的温度、角度和沟弧距离等因素控制。大陆弧下的年轻、高温、低角度俯冲板片可能导致蛇纹岩在早期就释放氧化性流体，从而影响弧岩浆的氧逸度。

目前，俯冲带岩浆氧逸度的测量主要依赖于铁钛氧化物矿物化学法和穆斯堡尔谱等技术。这些方法虽然能够提供较为准确的氧逸度数据，但仍存在一些局限性，如对样品保存条件要求较高、测量时间较长等。

未来，随着实验技术和地球物理探测手段的不断发展，科学家有望实现对俯冲带岩浆氧逸度的实时监测。这将为火山灾害预警、气候变化研究以及资源勘探提供更为精准的数据支持。

日内瓦大学和中科院的最新研究成果为俯冲带岩浆氧逸度的研究开辟了新的方向。通过技术创新和全球数据的综合分析，科学家们正在逐步揭示地球深部物质循环的奥秘。这些研究不仅推动了地球科学理论的发展，也为应对自然灾害和气候变化提供了重要的科学依据。