近日,国际地球科学领域权威期刊《Gondwana Research》在线发表了题为《板块撕裂引发的分歧俯冲调控深部碳循环效率:来自青藏高原东南缘的氦碳同位素证据》的研究论文(2025年6月13日在线发布,6月19日正式版,DOI:10.1016/j.gr.2025.06.001)。该研究由成都理工大学油气资源地质与开发国家重点实验室联合中国地震局地震预测研究所、东京大学地震研究所、中国地质大学(北京)、中国科学院西北生态环境资源研究院油气资源研究中心等国内外多家科研机构合作完成,标志着我国在深部气体地球化学与板块构造研究领域取得了国际领先的重要成果。
本研究聚焦于青藏高原东南缘印度板块岩石撕裂现象及其对深部碳循环效率的调控机制。研究团队系统采集了包括羌塘火山区、滇中块体等五个构造单元共计905个热泉气体样品,重点测定氦同位素(^3He/^4He)和碳同位素(δ^13C-CO_2)数据。结果显示,丽江-小金河断裂南北两侧氦碳同位素分布存在显著差异,结合地震层析成像证据,首次从地球化学视角明确证实印度板块在该区域发生撕裂,形成不同的俯冲形态和深部挥发物释放通道。
具体数据显示,东南青藏高原北侧地幔氦通量约为1.7×10^4 atoms m^−2 s^−1,再循环碳比例约35%;而南侧滇中块体地幔氦通量较低,为1.04×10^4 atoms m^−2 s^−1,再循环碳比例约22%。这种不对称性反映了板块撕裂导致的俯冲深度和角度差异,进而调控了深部碳的释放效率和空间分布。研究还提出了改进的氦-碳耦合模型,揭示深部碳释放的两阶段演化过程,强调改变过的海洋地壳(Altered Oceanic Crust, AOC)作为主要再循环碳源的关键作用。
此外,研究指出,板块撕裂形成的“板块窗口”为地幔挥发物提供通道,促进局部地幔物质上涌和火山活动,尤其是腾冲火山区的岩浆源可能与此密切相关。这一发现深化了对青藏高原深部地幔-地壳相互作用的理解,也为全球碰撞造山带深碳循环及其对气候变化的影响提供了新视角。
本论文的第一作者为王迎春(成都理工大学油气资源地质与开发国家重点实验室、现代页岩气学院),通讯作者为周晓成(中国地震局地震预测研究所联合高压物理与地震科学实验室),其他主要作者包括天娇、陈鹏飞、何淼、颜宇聪(中国地震局地震预测研究所)、姚炳宇(中国地质大学北京)、李中平、曹春辉(中国科学院西北生态环境资源研究院油气资源研究中心)及岩森光(东京大学地震研究所)。
该研究成果不仅体现了我国在深部地球化学与构造地质研究的实力,也为理解板块撕裂对深部碳循环效率的调控机制提供了科学依据,具有重要的学术价值和应用前景。
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