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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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中國海洋大學(xué)等：俯沖帶氧化還原循環(huán)研究取得關(guān)鍵性跨越
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中國海洋大學(xué)等：俯沖帶氧化還原循環(huán)研究取得關(guān)鍵性跨越 近日，中國海洋大學(xué)教授李三忠聯(lián)合國內(nèi)外學(xué)者，系統(tǒng)揭示了馬里亞納型俯沖帶中地幔氧化受控于板片內(nèi)部氧化還原動力學(xué)的機制框架，推動相關(guān)研究實現(xiàn)從定性分析到定量解析的關(guān)鍵性跨越。相關(guān)成果發(fā)表于《自然—地球科學(xué)》。 俯沖作用是控制地幔氧化還原狀態(tài)、弧區(qū)巖漿形成及地球氧化演化的關(guān)鍵過程，但俯沖板片是否、以及如何向弧下以及弧后地幔輸送氧化性物質(zhì)，長期以來在國際學(xué)術(shù)界存在激烈爭論。研究團隊開發(fā)了二維地球動力學(xué)-熱力學(xué)氧化還原數(shù)值模型，在開放體系下定量刻畫馬里亞納型俯沖帶中不同巖性單元的氧化還原過程。 研究發(fā)現(xiàn)，在弧下深度范圍內(nèi)，板片底部的弱蛇紋石化地幔和板片頂部蝕變洋殼中硫化物與三價鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng)，釋放富含硫酸鹽的高度氧化流體，是弧下地幔氧化的主控機制。而在更深部的弧后階段，板片沉積物發(fā)生部分熔融，形成富鐵離子的高度氧化熔體，對弧后地幔及弧后盆地巖漿的氧化起主導(dǎo)作用。 研究系統(tǒng)整合了馬里亞納弧及弧后區(qū)域近2000組巖漿地球化學(xué)數(shù)據(jù)，涵蓋鐵、硫、硼等15種示蹤指標。結(jié)果顯示，弧區(qū)巖漿普遍具有硫相關(guān)的高氧化狀態(tài)和強烈的流體輸入特征，而弧后巖漿則呈現(xiàn)與硫無關(guān)的中等或弱氧化和熔體信號，與模型預(yù)測高度一致。 定量計算表明，僅約四分之一至三分之一的凈氧化還原通量在弧相關(guān)階段釋放，其余約70%隨俯沖板片進入深地幔，可能對地幔長期氧化演化具有重要影響。 這一發(fā)現(xiàn)將氧化還原過程的計算方法，從先前零維與一維熱力學(xué)模型，拓展至二維動力學(xué)-熱力學(xué)數(shù)值模型，推動相關(guān)研究實現(xiàn)從定性分析到定量解析的關(guān)鍵性跨越。 該研究為理解現(xiàn)代板塊構(gòu)造背景下，俯沖相關(guān)的地幔氧化，及地球地幔長期氧化，提供了關(guān)鍵的定量約束和理論參考。 相關(guān)論文信息： https://doi.org/10.1038/s41561-026-01939-w |
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