Исследователи определяют количественный состав

Университет науки и технологий Китая

В исследовании, опубликованном в PNAS, группа профессора Сяо Илиня из Университета науки и технологий Китая (USTC) Китайской академии наук (CAS) впервые количественно определила химический состав сверхкритических жидкостей в условиях глубокой субдукции. зон, посредством трехмерного моделирования многофазных флюидных включений сверхвысокого давления (СВД) и выявил важную роль сверхкритических флюидов в круговороте углерода и серы в зонах субдукции, что имеет большое значение для углубленного и систематического понимания роль сверхкритических флюидов в природе.

Жидкости, включая океаны, озера, реки и широкий спектр геологических жидкостей, обнаруженных в недрах Земли, являются неотделимыми частями и важными средами, помогающими переносить вещество и энергию между различными слоями Земли. В зависимости от геохимических свойств их можно разделить на водоносные флюиды, водоносные расплавы и сверхкритические флюиды.

Сверхкритические жидкости, образующиеся при высоких температуре и давлении, характеризуются относительно низкой вязкостью, высокой активностью и исключительной подвижностью элементов. Эти нетрадиционные физико-химические свойства наделяют их жизненно важной ролью в возникновении мезоглубинной сейсмичности и вулканизма, способствуют переносу элементов в зоне субдукции, круговороту материалов и обогащению металлов минерализацией, а также влияют на эволюцию обитаемости Земли. Однако идентификация сверхкритической флюидной активности в природных образцах остается сложной задачей, особенно когда критических и количественных геохимических индикаторов крайне недостаточно.

Исследователи изучили метаморфическое жильное тело UHP континентальной зоны сверхглубокой субдукции в горах Даби и обнаружили большое количество многофазных флюидных включений, сосуществующих с культовым метаморфическим минералом UHP - кохнитом. Включения сохранились с многочисленными зародышевыми минералами с относительно выдержанным общим комплексом, состоящим в основном из кварца, кальцита, ангидрита и большого количества воды.

Систематические петрографические, лазерные рамановские и элементные исследования поверхности показали, что многофазные флюидные включения в омфаците и гранате являются первичными флюидными включениями сверхвысокого давления, сохраняя неповрежденным химический состав более глубоких флюидов высокого давления в зоне субдукции. 3D-лазерное комбинационное моделирование и количественные расчеты состава этих включений позволили восстановить исходный состав жилообразующей жидкости, зафиксированный в многофазных флюидных включениях. Показано, что флюиды содержат в основном SiO2, CaO и воду, а также значительные количества летучих элементов, таких как углерод и сера.

Кроме того, исследователи обнаружили, что жидкости, сохранившиеся во включениях, обладают сверхкритическими свойствами (например, способностью к миграции) и характеристиками состава. Эти сверхкритические жидкости высокоэффективны в активации и транспортировке углерода и серы в слоях зоны субдукции и могут переносить их в мантийный клин и даже в глубокую мантию, оказывая тем самым широкое и важное влияние на эффективность и поток углеродно-серного цикла. между поверхностью Земли и недрами, а также эволюцией обитаемости Земли.

Данное исследование позволило детально охарактеризовать свойства сверхкритических флюидов в глубоких зонах субдукции. Это также выявило решающую роль, которую жидкости UHP играют с точки зрения цикла углерода и серы, которую долгое время недооценивали.

Труды Национальной академии наук

Сверхкритический флюид в глубоких зонах субдукции по многофазным флюидным включениям в метаморфической жиле сверхвысокого давления

8 мая 2023 г.

Отказ от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за достоверность пресс-релизов, публикуемых на EurekAlert! содействующими учреждениями или за использование любой информации через систему EurekAlert.