2025年6月5日，《自然·地球科学》刊登了一项开创性研究，揭示了美国哥伦比亚高原地下水中隐藏的地球深部挥发物通道。科学家们通过测量氦、氩同位素及碳-14，首次证实了大陆岩石圈地幔和地壳挥发物的混合来源，并量化了其向浅层地下水的被动脱气过程。这一发现打破了以往认为非火山区挥发物排放微弱的传统认知，揭示了地幔挥发物在稳定大陆区的广泛运移。
研究团队采用了先进的“三氩同位素法”，突破了传统技术在年轻地下水中识别地质来源氩的瓶颈。通过高精度同位素分析，他们在地下水中检测到过量的氦和氩，且两者浓度呈显著正相关，排除了放射性原位产生的可能，证明这些气体主要来自深部地幔和地壳。特别是在最古老的深层地下水中，氦的浓度和地幔特征同位素比值达到峰值，显示地幔挥发物通过裂隙网络被动释放至浅层含水层。
这一被动脱气过程的重要性在于，它为地球挥发物的全球质量平衡提供了新的视角。研究指出，陆下岩石圈地幔的弥散脱气可能贡献了全球非火山区挥发物排放的显著比例，尤其是二氧化碳、氮和硫等关键气体。这不仅丰富了地球内部-表层物质循环的认知，也对评估地幔挥发物对大气环境和气候变化的潜在影响具有重要意义。
此次研究不仅突破了地球化学示踪技术的界限，也为未来探测地球深部过程提供了新工具。科学家们期待这一发现能推动相关领域的深入研究，促进对地球内部动力学和全球碳氮循环的全面理解。正如研究团队所言，地下水成为连接地幔与地表的重要“窗口”，为揭示地球深部隐秘的脱气通道打开了新篇章。
参考文献：Tyne, R.L., Broadley, M.W., Bekaert, D.V. et al. Passive degassing of lithospheric volatiles recorded in shallow young groundwater. Nat. Geosci. (2025). https://doi.org/10.1038/s41561-025-01702-7
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